Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 3 - 1979 г. (Сколник М.И. Справочник по радиолокации в 4-х книгах (1976-1978)), страница 2

1, б, называются хинейчыпи (хотя оип иогут янлятьсз частью круга) и являются невозвратными. Энергия, ие переданная электроноч полю высокой частоты при одном пролете мимо высокочастотного аиодного блока, теряется Эти неиспользованные электроны собиршотгя коллскгором так же, как а лампах с прямолинейным электронным погоком (типа О) (рис, !3.). Поэтому к. п д иевозвратиьы ламп со скршценными полями меш шс, чем возвратных.

Однако следует отметить, что в случае отсутг ~ гия упрзплз~ощего электрода и:ш электрода смешения только невозвратный усилитель со скрегценными полямп гам аыкчючзстся при снятии возбуждения высокой частоты. Катоды В лампах со скрещенными полями нспользукггся разнообразные конструкпни католов В магнетронах првменяется подогрсвиый цилиндрический катод, зся пов рхпость которого является эчиттт~руюшсй. В круглых уси.

литслях со скрешепяымч полями может быть использован либо катод такои же конструкции либо холодный катод„причем чвсть поверхности катода иногда заменяется ь облашп дрейфа управляющим электродом или электродом смещения. В яснов~ратных усилителях со скрещенными полями электроны, излученяые кзтохшм с конца, расположенного со стороны коллектора, практически не могут взаимодействовать с высокочастотной волной, так что болыпая их часть теряется. Поэтому в таких лампах обычно часть катода испощзустся н качестве эмиттера, а остальная шсть специально выполняется неэмпттирующсй путем исключения подогрева и использования материала с небольшим коэффициентом вторичной эмиссив Назначением дополнительной иеэмпттпрующей части электрода, называемой «основой» находа, является обеспечение требуемой структуры пос~оянного электростатя. ясского ноля.

Электроны могут вводиться также с помощью обычной элек.- Ронной пушки, причем в этом случае «основа» занимает всю цливу лам из ЭлектРонная пунша даст возможность применить управляющую сетку, обеспечг'ашош)ю болыной коэффициент усиления, однако мощность при этом огра- 1О !.2. Ладны со скрал!ениылш полями (гила Л!) ничена из-за небольшой эмвттируюшей поверхности. Для получения больших мощностей необходимы большие эмнттирующие повсрхности.

Подогрев катода в генераторах необходим для получения достаточной лля возникновения колебаний эмиссии. Так как во время работы происходит бомбардировка катода электронами, часто необходимо снизить мощность подо. грена в соответсзищг с коэффициентом заполнения и»пульсов во избежание перегрева катода Это называется арограииироваиигл подогрева катода магнетрона В усилительных лампах в большинстве случаев моск. но использовать холодныя катод. Даже в случае «вы. сокого» вакчумз в лампе остается достаточно большое количество молекул га. за (првблизительно 3.10" молекул/сме прн давлении газа 1,33 !О е Па!.

так что при значительной ВЧ мош. ности возбуждения основная часть молекул окажется ионизированной и часть свободных электронов попадет на катод (другие теории запуска при холод. ном катоде базируются на автоэлектронной холодной эмиссии и поверхностном резонансном высокочастот. ном разряде). При соответствующем материале нато- пил.

Х. Олламдеемый водой «етод Гсллитсл» со да воэнихает втпричная скрещеллыми оолемл тнва вмлллтаол. эмиссия и полный ток катода нарастает очень быстро (обычно менее чем за 5 нс). Г!ри большой средней мощности может йпвребоваться жидкостное охлаждение холодного катода во избежание егп перегрева (рис. 2), так как на катоде рассеивается около бс/е выходной мящности (35).

Так как в холодном катоде отсутствует подогреватель, может показаться, что он обладает бесконечным сроком службы. Однако коэффициент вторичной эмиссии катода должен иметь определенное значение для обеспечения нормальной работы, а тек как явление вторичной эмиссии еще не до конца изучено, получение дошаточной долговечности в процессе производства является сложной задачей. Известно, например, что некоторые материалы (такие, как мель, осаждающаяся с анода в результате искрения) могут вызвать отравление клтода и снижение вторичной эмиссии. Хотя в технологии изготовленнч матерпалов достигнут значительный прогресс, долговечность лампы заданной конструкции гарантируется только в пределах, подтвержденных нспытаниямн на срок службы Замедляющие структуры. В резуяьтате скрещения электрического и магнитного полей электроны следуют по траекториям, показанным яа рис, 1, по существу с постоянной скоростью.

Для того чтобы электроны были правильн > взаимосвязаны с высокочастотными полями вдоль анодного блока, их скорость лолжна быть согласована с фазовой скоростью ВЧ волны. При заданной мощности диапазон значений скорости электронов, которая должна быть согласована с фазовой скоростью ВЧ волны, распространягощейся вдоль анодногз блока, довольно узкий.

Так как скорость электронов составляет незна штель. 11 Гл. Л Радиолокационные передатчики ную долю скорости света, соответствующая замедля>ои(ая структура создается путем петлеобразного изгиба высокочастотного пути (рис. 3, а) или путем использования структур с периодической нагрузкой (рис. 3, б), а в случае резонансных структур — соответствующим выбором расстояний между лопатками, разделяющими смежные объемные резонаторы. Согласовать фатов>н> скорость ВЧ волны и скорость электронов очень просто на одпои частоте. Однако крутизна зависимости фазовой скорости волны от частоты определяет пределы изменения рабочего напряжения, которые необходимы для поддержания электронов в синхронизмс в рабочей поло:.е частот лампы.

В то же время большая крутизна изменения фазовой скоростп >Гзэ дз >гч ~ГЛЛЛ1 >>>У > УР а> > ю, 3. Зачел > м чче с>В>ч>„м. РЧ волны с частотой в генераторе имеет су>явственное положител>,пое значение, погон) что при заданном напряжении будет устанавлаваться точное значение трсГ»смой частоты а частота будет относителыю мало зависеть от изменения скорости электронов Таким образом, зависимость ВЧ сдвига фазы иа един>шу длины вводной структуры от частоты, называемая диаграмм >й Бриллюэпа или частотно.фазовой характеристикой (пшена — Ье(а 41аягап>), оказывает основное влияяпе на полосу рабочих частот лампы и (или) стабильность (1, 51. 871. Для до тижения желаемого компромисса между требованиями широкопо. лосности, большой рабочей мощности, простоты изготовления и малых размеров создано много разлп >пыл замедляющих структур, хотя ни одна из них не ооладае> одновременно всеми достоинствами.

Лампы со скрещенными полями могут быть обычно разделены на основные типы в соответствии с тем, являются лн замедляюшно стр>ктуры резонансными, как в магнетронах, илн ие. резонансными, как в успли>елях со скрещенными полями. Дальнейшую клас. сификапнк> можно ппоп>вести в соответствии с тем, распространяется ли ВЧ волна вдоль замедляющей структуры в прямом (по движению электронов) или в обр»ном направлении (41. Однако в л>обом случае фазовая скорошь ВЧ волны должна совпадать по направлению со скоростью электронов, так что в лампах обратной волны направления потока ВЧ лющности и фазовой скорости ВЧ волны противоположны. Как следует из чагтотно-фазовой характеряетикн на рпс.

4, фазовая корость вдоль замедляющей структуры сильно зависит от частоты, если лампа работает в режиме обратной волны, и слабо, если она работает в режиме прямой водны, Так как скорость электронов должна быть согласована с фазавой скоростью волны для получения взаимодействии между ними, рабочее напряжение также сильно зависит от частоты в усилителях обратной волны со скрещенными полями и очень слабо занисит в уси. кителях прямой волны со счрещеш>ыми полями, Как будет показано ниже, каждый из этих типов ламп имеет в завискмости от применения те или иные преимушества.

По хош,ьу в магнетроне используется резонансная структура, правильнее Рассма>рпвать его как прибор со стоячей, а не бегущей волной; вероятно, можно гю же считать, то в нем одновременно существуют прямая и обРатная вош:ы, что эквивалентно стоячей волне. По этой же причине при движении от одноп ло>шоти к другой в течение одного полупериода электРоны одииако- 12 1.2. Лалты го скрещенногли лолл,си (то ~п М) во взаимодействуют независимо от направления дни>кения. Если пренебрсп гв.тспиямп второго порядка, то магнетроны правил~но работают при любой полярности магнитно о потока и, следовательно, любом направлении движения электронов.

Это вполне понятно, если учесть симметрию лампы. В отличие от первых типов магнетропов, большая часть современных ламп со скрещенными полями большой мощности рассчитана на интенсивное воздушное плн водяное охлаждение. Конструирование анодных раднаторных пластин лп лопастей, обеспечивающих минимальную мшцность охладптельной систслпн, является особым искусством н выходит за рамки этой главы. )) и ф ууг(гг фсрсг / лд гул гсггулус угу У2 Рнс.

4. Чвстотночэввовыс лнрлвтсрнстнвн нлн режимов прнмоз (а) н обрвтноэ Гб) воли. Магнетроны. (Резонансные замедляющие структуры. Возвратные генердв торы со скрещенными полями). Обычный магнетрон, получивший известностэ во время второй мировой войны, продолжает широко использоваться в радий локационных передатчиках. Если он соответствует требованиям системы, яв)у всегда будет отдано предпочтение благодаря его дешевиане, малым габарита(б и массе, небольшому напряженшо и малому рентгеновскому излученидь' а также высокому к.

п. д. Однако он может оказаться нспригодным в рядй случаев, например, если требуется: !) когерентность от импульса к импульсу для подавления появляющихбд на последующей развертке сигналов и пр.,' 2) более точная регулировка частоты, чем это можно получить с Пй. мощью органа настройки магнетрона с учетом всех допусков на мертвой ход, тепловой дрейф, затягивание частоты, уход частоты и т. дп 3) точный скачок частоты или скачок частоты в пределах импульса или группы иыпульсов; 4) когерентность фаз при объединении на одном выходе высокочастотной энергия нескольких ее источников; 5) формирование кодированных импульсов или ивтпульсов специальной формы (в случае магнетронов можно формировать импульс прн перепаде урод ией всего в несколько децибелл, однако даже при этом уход частоты мотков помешать получить желаемые результаты); 6) обеспечение возможно малого уровня мощности паразнтного нзлу чения.

В тех случаях, когда магнетрон принципиально может быть привтенекик можно рассчитывать на использование значительно более широких возмол( ностей, чем с магнетронавти первых типов. Органы настройки. Магнетроны большой втащности могут пэрестраиваться 13 Гл. !. Радиалокииианны«нерегзигчики в основном в пределах 5 илн 10«га-ной полосы частот, а в некоторых случаях да 25«гю (Убьгчно ьгс ггглг,зуемый индуктивный орган настройки тина «терновога яегща» (данные для диапазона Д т. 1, гл.