Стр.302-376 (1152181), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Основным преимуществом плазменных усилителей в сравнении с рассматривавшимися «чисто электронными» усилителями бьтипа является большая величи. на усиления на единицу длины дрейфа, доходящая до 20 дб!см. Предполагалось также, что взаимодействие с плазмой позволит избежать некоторых ограничений, присущих обычным электронным приборам при повышении мощности в миллиметровом и тем более субмиллиметровом диапазонах волн. В результате исследований удалось создать плазменные усилители, имеющие выходную мощ. 11 ность в импульсе до 20 квт в 1О-см рис 8.20, Схема л чевого плазменного диыы~«~ при к. п. д., доходящем " ' ',влит,л««СВЧ. до 40% Наиболее короткая длина 7 -встал дугового рехрале; У вЂ” анод; 3 †облас лщ« сос валяла 8 мм О лось, одНахо, что плазменным 6 — еле«троеный луе: 7 — отрезки спиралей длп уеилителям присущ ряд Недостат- ввода и вмволе *вертеп; З, З вЂ” входной и емхелков — значительный уровень шумов, трудность стабилизации режима при жестчении газа и др.
Эти и другие трудности, а также бесспорные успехи в развитии «чисто электронныхе приборов привели к тому, что в настоящее время интерес к плазменвым усилителям значительно снизился. Не получили развития эти приборы также и в качестве генераторов шума. Не исключено, однако, что исследования высокочастотных явлений в плазме позволят вернутьсв к этой проблеме на новой, более совершенной основе.
Кроме перечисленных основных типов газоразрядных приборов СВЧ, су. шествуют и другие применения электронно-ионной плазмы на сверхвысоких частотах. К их числу относятся, например, газоразрядные детекторы СВЧ колебаний, обладающие в сравнении с обычными полупроводниковыми детекторами высокой стойкостью к перегрузнам. Делались попытки создания управляемого газоразрядного фазовращателя, в котором используется изменение диэлектрической проницаемости плазмы при изменении концентрации электронов и, следо. вательно, постоянного тока разряда.
Возможно применение аналогичных уст. ройств для управления частотой маломощных генераторов СВЧ вЂ” отражательных клистронов и др. Самостоятельные СВЧ разряды применяются для визуальной индикации СВЧ колебаний при уровнях мощности, превышающих несколько ватт Несом. пенный интерес представляют также плазменные умножители частоты.
Более отдаленные перспективы имеет применение мощных СВЧ разрядов для создания управляемой термоядерной реакции гллвл дввятля ЗА КЛ Ю Ч Е Н И Е Описанными типами приборов СВЧ не исчерпываются известные сейчас и непрерывно появляющиеся новые типы и разновидности ламп, предназначаемых для генерирования и усиления СВЧ колебаний, а также для различных нелинейных преобразований — модуляции, коммутации, детектирования и т.
п. В числе мало применяемых пока типов можно указать, в частности, убитроны — мощные генераторы, использующие взаимодействие периодического электронного потока с полем незамедленной волны в волноводе. Не включены в книгу одна из разновидностей генераторов тормозящего поля — строфотрон, а также электронно-лучевые параметрические усилители 118), конкурирующие с полупроводниковыми параметрическими усилителями и с малошумящими ЛБВ. Не рассмотрены измерительные и шумовые диоды СВЧ [27, 311, осциллографические трубки сверхвысоких частот (361 и т.
д. Следует упомянуть также о наблюдаемой сейчас тенденции к созданию «гибридных» типов приборов, занимающих промежуточное положение, например, между клистронами и ЛБВ илн ЛБВ и магнетронами. Тем не менее, большинству новых типов приборов СВЧ присущи общие принципы, развитие которых показано в первых трех главах данной книги, а также в последующих главах на примерах наиболее важных в практическом отношении приборов — триодов, пролетных и отражательных клистронов, ламп бегущей и обратной волны, магнетронных генераторов и платинотронов.
Приборы, относящиеся к различным группам, могут в ряде случаев использоваться для одних и тех же целей. Так, например, функции генераторов гетеродинного класса могут выполнять отражательные клистроны, лампы обратной волны типа О, триоды, а также магнеттроны, настраиваемые напряжением (митроны). Функции мощных генераторов с самовозбуждением способны выполнять магнетроны, лампы обратной волны типа М, стабилотроны, а также (на более длинных волнах) триоды и тетроды. В качестве мощных выходных усилителей могут быть использованы многорезонаторные клистроньп ЛБВ типов О и М, платинотроны, триоды и тетроды СВЧ и т. д.
Выбор между этими приборами определяется иногда диапазоном волн, где более пригодны те или другие типы приборов. Так, например, мощные триоды СВЧ используются в основном в дециметровом диапазоне длин волн, в то время как применение магнетронов наиболее целесообразно в сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн.
Во многих случаях, однако, четкое разграничение невозможно. Решающую роль при практическом выборе в подобных случаях иг- збб рает детальное сравнение характеристик н параметров родственных по назначению приборов с учетом экономических факторов и требований к источникам питания, габаритам и весу аппаратуры и т. п. Существование такого выбора и конкуренции не означает, что по мере дальнейшего развития большинство типов приборов СВЧ должны уступить место лампам, имеющим «универсальный» характер.
В большинстве случаев желательно параллельное существование и совершенствование нескольких типов приборов, имеющих сходное общее назначение и позволяющих полнее удовлетворить разнообразным практическим требованиям. Перспективами развития большинства современных приборов СВЧ являются дальнейшее продвижение в сторону более высоких частот и более высоких средних и импульсных мощностей, уменьшение шумов, расширение полосы частот или диапазона электронной настройки, повышение стабильности частоты генерируемых колебаний. В ближайшем будущем по имеющимся в литературе сведениям можно ожидать создания генераторов и усилителей дециметрового и сантиметрового диапазонов с импульсными мощностями, приближающимися к 1000 Мвт и со средними мощностями, превышающими 1 Мвт.
Развитие мощных электронных приборов СВЧ показывает, что эта область техники начинает выходить за рамки, традиционно приписываемые приборостроению, как отрасли, связанной в основном с обработкой и передачей информации, а также с измерением, контролем и регулированием. Уровень мощности и к. п. д., который достигнут магнетронными генераторами, платинотронами, пролетными клистронамн и ЛБВ, позволяет приступить к широкому использованию СВЧ энергии в промышленности и в быту непосредственно в энергетических целях. К числу таких применений относятся в первую очередь СВЧ нагрев, сушка, сварка и т. п.
Более отдаленной, но еще более заманчивой является частичная или полная замена существующих сейчас систем передачи энергии на токе промышленной частоты и по« стоянном токе и переход к волноводным линиям передачи энергии в масштабах страны на большие расстояния при малом уровне потерь. Расчеты показывают, что такое решение с точки зрения передающей линии уже сейчас может быть экономически целесообразным при уровне передаваемой мощности, превышающем примерно 6 млн.
квт. Этот путь, однако, требует решения ряда сложных научно-технических проблем, в первую очередь задачи высокоэффективного обратного преобразования СВЧ колебаний в ток промышленной частоты. Такое обратное преобразование возможно в принципе с использованием почти всех известных сейчас генераторных и усилительных приборов СВЧ, в том числе магнетронов и клистронов. До настоящего времени исследования в этом направлении имели лишь предварительный характер. Большой интерес представляет и прямое потребление СВЧ энергии без преобразования к постоянному току или току промышленной частоты.
Для решения задач СВЧ энергетики требуются еще более мощные источники СВЧ колебаний, обладающие весьма высоким к. и. д. Збб Современный уровень теории н техники электронных приборов СВЧ не ставит принципиальных ограничений на этом пути. Разработки сверхмощных генераторов н усилителей вполне реальны н сдерживаются в основном отсутствием потребителей таких гигантских приборов. Более близкие перспективы развития СВЧ электроники связаны с дальнейшим совершенствованием радиолокации, телевидения и связи. Все большую роль СВЧ электроника играет в проведении разнообразных космических исследований. В этих областях техники требования к электровакуумным приборам СВЧ являются особенно жесткими.
Кроме удовлетворения непрерывно возрастающим требованиям к электрическим параметрам и характеристикам, электронные приборы СВЧ !Вт должны обеспечивать весьма высокую надежность и дол- говечность, доходящую до десятков тысяч часов. Интересные возможности г,йм в технике СВЧ возникают в ай! ° а! ! !6 связи с успешным развитием Рис. 9.! Выходная мощность источников твердотельных генераторов СВЧ колебаний в непрерывном ре!кимеили СВЧ, а также с продвиже- средняя мощность в импульсном режиме нием оптических квантовых (состояние на 197! год): генераторов в сторону волн 1 — тетрод свч; 2 — платиногрон; 3 — илистрон с распределенным выходным резонатором; 4,6-лва длиннее О,! мм. В настоящее типа О; 6, 7 — лОБ типа О; 8 — мазер на цнилат. раином резонансе; У, 10 — СВЧ транзисторы; 11, вРемЯ Уже ДостигнУтозначи- !2, ы, 14 — лавинно-пролетные диоды, 16 — газо'- тельное перекрытие диапазо- аый лазер на со: 16 — газовый лазер иа нсйг! 17 — газовый лавер на гслг нов волн, генерируемых наиболее коротковолновыми электронными приборами СВЧ и наиболее длинноволновыми оптическими квантовыми генераторами (ОКГ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
