Стр.302-376 (1152181), страница 5
Текст из файла (страница 5)
318 1 7.11. УСИЛИТЕЛИ М-ТИПА С ЭМИТТИРУЮЩИМ ОТРИЦАТЕЛЬИЫМ ЭЛЕКТРОДОМ. ПЛАТИИОТРОИЫ Лампы прямой и обратной волны М-типа, рассмотренные в предыдущем параграфе, имеют электронный поток, инжектируемый в пространство между замедляющей системой и неэмиттирующим отрицательным электродом («холодным катодом»). Существует другой класс магнетронных усилителей, отличающийся тем, что катод расположен непосредственно в пространстве взаимодействия и совмещен с отрицательным электродом, как в обычных магнетронных генераторах. Типичными представителями таких приборов являются ллатинотроноь представляющие собой разновидность ламп обратной волны М-типа с эмиттирующим отрицательным электродом.
О. Принцип роботы ллотинотронов Злекгпронкмо' поток стоянное магнитное поле В ) В„р, перпендикулярное плоскостй рассматриваемого чертежа. Направление магнитного поля выбирается таким образом, чтобы движение электронов происходило навстречу потоку СВЧ энергии, двигающемуся между входом и выходом усилителя. Напомним, что этот признак характерен для всех ламп обратной волны, рассматривавшихся в ч 6.6 и 7.10.
Постоянное напряжение, питающее платинотрон, прикладывается, как и в случае магнетрона, между катодом и анодом, роль которого играет многорезонаторный блок. Механизм работы платинотрона в качественном отношении имеет много общего с механизмом работы магнетроиного генератора. Электтроны, эмиттированные катодом, двигаются в пространстве взаимодействия влатинотрона по циклоидальным траекториям.
Спицы про- Рис. 7.42. Схема устройства амплитроиа (платинотронного усилителя). à — анодныа блок с резонаторами лсваточнсго или бугельного типа:  †кат;  — сввзкв; 4 — вход;  — выход Схема устройства платинотронного усилителя, иногда называемого ал«плитронол«, представлена на рис. 7.42. Основными узлами амплитрона являются цилиндрический анодный блок, сходный с равнорезонаторным блоком магнетронного генератора, и цилиндрический катод. Разделение входа и выхода СВЧ сигнала создается путем разрыва кольцевых связок.
С целью устранения самонов-,укереоп уел» буждения на п-виде, типичного для магнетронных генераторов, платинотрон имеет обычно нечетное число резонаторов. Как и в других приборах М-типа, на лампу наложено по- странствеиного заряда, образующиеся в условиях синхронизма, взаимодействуют с тормозящим тангеициальным СВЧ полем и отдают полю потенциальную энергию электронов, Благодаря этому платинотроны сохраняют важное преимущество магнетронов — высокий к.
п. д. наряду с другими достоинствами магнетронных генераторов — простотой устройства, малыми габаритами и сравнительно низким внут. ренним сопротивлением по постоянному току. С принципиальной точки зрения платинотрои можно рассматривать как свернутый в кольцо усилитель типа ЛОВ М с эмиттирующим отрицательным электродом, имеюн(ий разомкнутую замедляющую систему и замкнутый вращающийся электронный поток (рис. 7.43, а).
ФФФФФ 1/ б/ И а) д) Рис 7.43 Сравнение схем амплитрана (а), магнетронного генератора (б), генераторной и усилительной ЛОВ М с ингиектированным электронным потоком (в, г) н карматрона (д): ~ — замедляющая система, 2 — цилиндрннесний катод илн отрицательный электрод; т †электронн ваток, т — согласооанная нагрузка; ' — нход; 6 — аыход В этом отношении платинотрон занимает промежуточное положение между ЛОВ М, имеющей незамкнутый электронный поток, и магнетронным генератором, у которого замкнутыми являются как электронный поток, так и высокочастотная система (ср.
рис. 7.43, б, в, г). Отсутствие замкнутой колебательной системы обусловливает сравни- . тельную широкополосность платинотрона, как усилителя СВЧ сигнала. Потери, вносимые при прохождении СВЧ сигнала через «холод. ную» замедляющую систему платинотрона, не превышают обычно 0,5 дб. При подаче анодного напряжения платинотрон усиливает сигнал, поступающий на его вход, но практически не влияет на сигнал, двигающийся со стороны выхода.
Таким образом, амплитрон ведет себя как четырехполюсник с однонаправленным усилением проходящего сигнала. При рассогласовании входа и выхода платинотрона он может самовозбудиться, как это имеет место в обычных ЛБВ. Для устранения самовозбуждения на входе и на выходе платинотронного усилителя обычно включают ферритовые развязки (вентили). Внесение сосредоточенных потерь в замедляющую систему платинотрона ие практикуется ввиду сравнительно невысокого коэффициента усиления, не превышающего обычно 1Π— 15 дб.
320 Рис. 7.44. Принципиальная схема стабйлотрона; | — знплвтрон; г — Езчосдввгзтель; г — ствола|в зврующвя резонатор; 4~ соглвсовзневя нвгрумта З вЂ” рвссоглзсоввтедь| Вж вывод знергни б. Свойства резонвторной система ллатиногрона Рассмотрим участок замедляющей системы платинотрона, показанный на рис. 7.45, а. Соседние ламели присоединены через одну к связкам, которые можно рассматривать как двухпроводную линию, возбужденную на волне типа ТЕМ.
Упрощенная эквивалентная схема приведена на рис. 7.45, б, где Е и С вЂ” эквивалентные индуктивность и емкость одной ячейки, Есв и ф— индуктивность и емкость связок на одну ячейку и С' — емкость одного сегмента по отношению к катоду. 11 Звн 800 В связи со сравнением различных приборов М-типа на рнс. 7.43, д приведена схема еще одного варианта генератора со скрещенными электрическим и магнитным полями — карл!а|прона. В карматроне используются незамкнутая замедляющая система, имеющая на конце согласованную нагрузку, и замкнутый электронный поток, эмиттируемый сплошным цилиндрическим катодом Таким образом, в карматропе сочетаются признаки обычной генераторной ЛОВ типа М и платииотрона.
Самовозбуждение амплитрона может быть полезно использовано для воздания мощного высокостабильнога автогенератора, получившего названия стабилотрои Принципиальная схема включения стабилотрона изображена йй рис 7.44. В основе стабилотрона лежит амплитрон, ва входной линии которого включены фазосдвигатель, согласованная нагрузка и перестраиваемый высокодоб- ! 1 ротный полый резонатор. Отражение волны от точек ай ! 1 на рисуние происходит только вблизи резонансной ча- ! стоты стабилизирующего полого резонатора. Для всех других частот в пределах рабочего диапазона отражение отсутствует. В выходной цепи стабилотрона в сечении вг включен рассогласующий реактивный элемент.
Волна, от- ! ражеивая от этой неоднородности, без потерь и без х усиления проходит на вход прибора и, отражаясь от Х сечения аб, обеспечивает внешнюю положителы|ую об- о ратную связь на рабочей частоте. Фаза сигнала обратной связи подбирается с помощью фазосдвигателя. й ~ь' Расположение стабилизиру|ощего резонатора вне вакуумной оболочки стабилотрана позволяет резко снизить температурный коэффициент частоты. Далее, бла- д| годаря высокой нагруженной добротности резонатора удается значительно уменьшить электронное смещение частоты Одноиременно происходит резкое уменьшение степени затягивания частоты в сравнении с аналогичным чагнетронным генератором.
Вместе с тем включение стабилизирующего резонатора в цепи низкого уровня мощности не влечет за собой существенного снижения полного к п. д. и выходной мощности прибора Диапазон механической настройки стабилотрона при одновременной настройке стабилизирующего резонатора и фазасдвигателя доходит до б — 10зй от средней частоты. Существуют и другие возможности создания приборов платннотронногв типа В качестве примера можно упомянуть об ультроне — усилителе, имеющвЯ иак и амплитрон, замкнутый электронный поток и незамкнуту|о замедляющу|б систему, но использующем взаимодействие электронов с прямой волной. Таким образом, ультрон можно рассматривать как разновидность ЛБВ М с эмиттирующим отрицательным электродом. ббязни Нзмззи Ебязни Энергия денны нгр (нф), нц йгяГГ(1 и 7'Жй~~~Г ймрицатеннный Отри зненмред ный зненщред а1 Рис.
7.43 Замелляюшая система платинотрона экнивалентная схема со связками и ее условие постоянства фазы СВЧ поля при переходе от одной ячейки к другой может быть, записано в виде мгг — =9+и+ 2пр; р=О; ~1,„., (7. 60) где г( — расстояние между центрами зазоров по поверхности системы Добавление в (7.60) третьего слагаемого, равного целому числу 2п, не меняет условия постоянства фазы волны.
Отсюда может быть найдена синхронная скорость движения наблюдателя, которую можно рассматривать как фазовую скорость пространственной гармоники СВЧ поля в данной периодической замедляющей системе: мй о=-(о, )Р = и+О+2ар Проведенное рассуждение, сходное с анализом волн в системе типа встречных штырей (см. 2 6.6), позволяет найти фазовые скорости различных пространственных гармоник (при 9 ( и); юй (оф)а = .
+е' мй 1; (о ) фы 3. +Е' изб 1; (оф),—.-=— — е р=О (7.61) (7. 62) р=— (7. 63) 322 Предположим, что поток СВЧ энергии двигается по системе справа налево, как показано на рис. 7.45. Обозначим через 9 сдвиг фазы волны ТЕМ по связкам на одну ячейку между сечениями а'б' н в'г'. Изменение соединения связок с резондторными ячейками (перекрестные соединения на рис. 7.45, б) приводит к появлению дополнительного сдвига фазы по пространству взоизгодействия от точек аб до точек вг на зг. Для наблюдателя, двигающегося в пространстве взаимодействия справа налево параллельно поверхности ламелей со скоростью о, неимение г б' энергии в ча ,Наибольшую по абсолютной величине фазовую скорость имеет первая обратная пространственная гармоника (р = — !), являющаяся поэтому основной волной рассматриваемой системы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
