Стр.302-376 (1152181), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Для прекращения тока вторичной эмиссии после окончания СВЧ импульса обычно оказывается необходимым подавать управляющий импульс на специальный электрод, расположенный на участке дрейфа между входом и выходом усилителя. Основной областью применения платинотронов являются выходные ступе. ни и усилительные цепочки импульсных передатчиков дециметрового и сантиметрового диапазонов волн. Переход к системе, состоящей из задающего генератора, промежуточного усилителя и мощного выходного усилителя, взамен од. ного мощного автогенератора позволяет удовлетворять возрастающим требованиям к стабильности частоты и фазы СВЧ колебаний.
Наряду с этим возможны и другие применения платинотронов, базирующиеся на особенно высоком к. и. д этих приборов. В частности, не исключено использование платинотронов для передачи СВЧ энергии, которая открывает интересные возможности, выхо. дящие далеко за пределы чисто радиотехнических проблем. С развитием платинотронов происходит некоторое сокращение применения магнетронной генераторов Не следует думать, однако, что магнетроны должны быть в будущем вытеснены платинотронами или другими новыми приборами М-типа. Здесь, нак и в других областях электроники СВЧ, следует ожидать длителього параллельного существования разных классов генераториых и усилительных приборов, способных по-разному удовлетворять специфическим требованиям техники е.
Прочие усшштел» М-ткяа е змитгирующим огрицательлын электродом Для расширения рабочей полосы частот усилителей М-типа следует использовать замедляющие системы с основной волной, имеющей нормальную, положительную дисперсию Одной из разновидностей таких усилителей с прямой волной является делатрон, который отличается от ЛБВ М, изображенной на рис. 7.37, отсутствием инжекторной пушки. Значительная часть поверхности отрицательного электрода дематрона является эмиттирующей' Мгновенная рабочая полоса дематрона доходит до 15% от средней частоты при коэффициенте усиления порядка 15 — !7 дб.
Дальнейшим развитием этого принципа является бидематроя, схема которого изображена на рис. 7.50. Бидематрон представляет собой сочетание усилителя с инжектированным электронным потоком (биматрона) с упомянутым ранее дематроном. Электронный поток, инжектнруемый из первого каскада во второй, играет роль «электронного синхронизатора», обеспечивающего управление электронным потоком во втором каскаде от малого входного сигнала, поступаю. щего в первый каскад.
Увеличение же к. п. д. и выходной мощности достигается за счет использования «подпитывающего» электронного потока зо втором (дема- тронном) каскаде. Коэффициент усиления бидематронов удается довести до 35 дб при к. п. д. в 10-сл диапазоне волн, доходящем до 70%. Однако сложность » В названии «дема»ров» начальные буквы указыва«от на использование распределенной эмиссии отрицательного электрода конструкции таких приборов в сравнении с обычными плвтинотронамя пока затрудняет их более широкое распространение. В заключение упомянем еще об одной конструкции усилителя М-типа с эмиттирующим отрицательным электродом — волноводном усилительном магнетроне (еэлектромагнитной усилительной линзе») Этот усилитель, схематически изображенный на рис. 7 51, имеет замкнутый в кольцо многорезонаторный анодный блок, сходный с анодным блоком магнетронных генераторов.
Длина анодного блока может доходить до 3 — 4 длин волн в свободном пространстве; число резонаторов четное. По оси системы расположен длинный цилиндрический катод. ~ Хе»од Ввод и вывод энергии, не показанные на рис. 7.51, должны быть согласованы с анодным блоком, который в осевом направлении образует вместе с ка- Вьыод Вход АО есе Озч о.срано Враже блиц ~ Вход Рис.
7.50. Двухсекциопный усилитель 44-типа с прямой волной и с двумя электронными потоками: ! — внжектируеиый электронный поток, 2— «падпитывэющий поток; 3 — эыиттирующий участок отрицательною электрода; Š†согласованные нагрузки Рис. 7.51. Схема волноводного усилительного магнетрона: à — анодиый блок; Π†кат; 3 †конфигурации вращаюгцегоск пространственного аарида годом коаксиальный волновод. Волна, распространяющаяся по этому волноводу, является незамедленной и в поперечном сечении имеет структуру поля и-вида колебаний.
Взаимодействие электровоз с СВЧ полем происходит при условии синхронизма в азимутальном направлении точно таким же образом, как в обычном магнетроне. На рис. 7.5! показана форма электронных спиц с учетом изменения фазы поля в осевом направлении. Таким образом, рассматриваемый усилитель относится к категории приборов с поперечным езаимодейсглвием электронов с СВЧ полем (по отношению к направлению движения СВЧ энергии). В отличие от ЛБВ, ЛОВ и других усилителей, использующих принцип продольного сиихронизыа, этот прибор не имеет направленности усиления.
Можно провести аналогию между волноводным усилительным магнетроном и передающей линией, имеющей распределенную отрицательную проводимость. Влагодаря большой длине катода и анода выходная мощность прибора, изображенного на рис. 7.51, принципиальных ограничений не имеет. Однако с учетом отсутствия направленности коэффициент усиления не превышает примерно 20 дб ввиду нестабильности и снлонности к самовозбуждению при неизбежном реальном рвссогласовании входного и выходного устройств. Дальнейшее повышение выходной мощности может быть достигнуто при использовании обращенной конструкции волноводного усилительного магнетрона.
й 7.12, ГЕНЕРАТОРЫ И УСИЛИТЕЛИ, ИСПОЛЪЗУЮ)ЦИЕ ЦИКЛОТРОННЫИ РЕЗОНАНС Электроны, находящиеся в постоянном мап>итном поле, могут осцнллировать с круговой частотой, равной циклогронной частоте ац. Эта частота, рассматривавшаяся в 4 7.2, б, в соответствии с уравнением (7.!1) зависит только от величины индукции постоянного магнитного поля В и определяет, в частности, продолжительность одной циклаидаяьной петли, совершаемой электронамя в магнетронных генераторах Рассмотрим пути непосредственного использования циклотронных нолеба.
ний для создания СВЧ генераторов и усилителей. а. Колебания типа циклогронной чистоты а магнетронныя генераторах 2ят Т=т=— еВ (7.69) Отсюда длина волны колебаний во инешней цепи оказывается связаннои с нндукцией В простым соотношением 2пс>п КВ= = соп51 в (7.70) Подставляя значения е, т и с, имеем: Е [ся] В [шл] ы 1,07. (7.70а) Пусть колебательная система подключена между' иатодом и анодом рассматриваемого магнетрона. Тогда, настраивая ее на частоту наведенных колебаний, можно ожидать генерации с длиной волны, определяемой соотношениями (7.70) я (7.70 а). Так, при В = — 0,1 тл (10' гс) колебания должны лежать в 10-ся диапазоне длин волн Для получения колебаний на волне ! ся гребуелюе магнитное поле составляет около 1 тл, что также может быть реализовано на практике. Опыт показывает, что при В = Внр магнетроны со сплошным анодом действительно могут генерировать СВЧ колебания, длина волны которых в первом приближении определяется условием (7 70а) и мало зависит от параметров внешнего контура.
Величина константы дВ = — сопз1, полученная из опыта, для диляндрических магнетронон составляет окояо 1,2 >пл см Зал>стим, однако, что для объяснения самонозбуждения недостаточно учиты. вать периодичность движения электронов Необходимо, чтобы существовал механизм группировки (сортировки) элентронов, приводящий к преимущественной отдаче энергии от электронного потока СВЧ полю. В обычных многорезонаторных магнстронах, использующих колебания гила бегущей волны, частота генерируемых колебании всея определяется в основном собственной частотой резонаторной системы и не имеет жесткой связи с величиной ыц При изменения постоянного магнитного поля В и анодиого напряжения (>э о>ц отношение может меняться в пределах 0,5 — 5 и более.
Существует, одяакс, С>ген особый режим генерации колебаний в магнстронах, для которого харантерно приблизительное равенство частоты генерируемых колебаний и величины ыц. Рассмотрим для простоты диод со сплошным (неразрезныч) анодом, находящийся в постоянном магии гном поле. При В = В„р т. е. при работе диода в ре. жиме, близком к срезу характеристики !а = !(В) (см. рис 7.4, о], вершины циклоидальных траекторий электронов проходят в непосредственной близости к поверхности анода. Время пролета т от катода до анода и обратно для всех электронов имеет одинаковую величину, определяемую уравнением (7.20).
Следовательно, токи, которые наводятся колеблющимися электронами в цепи анод †кат плоского магнетрона, имеют период Т, равный Предположим, что в пространстве взаимодействия магнетрона уже возбуждены СВЧ колебания с периодом Т, определяелгым уравнением (7 69) Проследим движение электронов, начавших свое движение при различных фазах СВЧ поля При этом надо учитывать, что СВЧ поле при гладком аноде имеет только поперечную составляющую и складывается или вычитается с поперечным постоянным элеитрическнм полем. На рис. 7.52 показано движение двух типичных электронов, вышедших нз катода в моменты перехода высокочастотного поля через нулевые значения Электрон типа П начавший движение э ускоряющем высокочастотном поле, является неблагоприятным с точки зрения возбуждения колебаний Вращательная энергия этого электрона увеличивзется, он начинает 4 двигаться по развертывающей- 7 ~ 3 са тРохоидальной тРаектоРии. ь, (Э 6 "'г , е В результате электрон типа )в г.
< от либо попадает на анод через Л половину периода и прекра- я щает дальнейшее движение, и ! 1 либо, снова ускоряясь высокочастотным полем, ударяется о катод и рассеивает на нем 4 приобретенную энергию (рис. 7 52, а) Так или иначе, дзльнейшее движение электрона типа ? в пространстве взаимодействия прекращается не 1 ~ н позднее чем через один период и колебания Электрон типа 2, начаи- 5) ший движение в тормозящем поперечном СВЧ поле, остается в.
тормозящем поле и на последующих участках траек. горин, так как при т = Т каж. дое изменение напряжения СВЧ поля сопровождается изменением направления поперечного движения электрона. Этот электрон непрерывно теряет вращательную энергию и не может достичь анода или катода, как показано на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
