Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 3 - 1979 г. (Сколник М.И. Справочник по радиолокации в 4-х книгах (1976-1978)), страница 9

сительно мало. Перзеангом назынается коэффициент К в формуле для эмис. сии электронной пушки, огрвничиваемой пространственным зарядом, )=КЕтгт. Для коэффициента К ее«дена едншша измерения «мпкроперв» )ш!сгорегт), причем 1 микроперву соответствует К= 1 1О '. 1)ля получения тока 1 А в электронной пушке с типичным значением первеанса, равным 1 микроперву, требуется 1О кВ, а для 31 А необходимо !00 кВ, Так как ток луча н ггапря. жение пушки связаны нелинейным соотношением, для определения зависимо. ати напртження и тока лампы с прямолинейным электронным лучом от мош. ности луча н первеанса удобно пользоваться рис. 15. Из-за более низкого к.

и д. лампы с прямолинейным электронным лучом требуется более высокое напряжение, чем для усилителя со скрещенными волями, так как для получения залзнной ВЧ мощности входная мощность должна быть больше Тпновой усилкгсль со скрещенными полями на 1 МВт импульсной мощности потребляет пиковый ток 50 А при напряжении 40 кВ, а для типовой широкополосной лампы г прямолинейным электронным лучом требуется при той же выходной мощности напряжение 90 кВ при пиковом токе 40 А. Предельное значение первеаисз лампы с прямолинейным электрон. ным лучом определяется допустимыми с точки зрении пробоя расстояниями 32 ных, прзкнишески взаимонезависимых пространствах.

Такое разделечне функ. дий лает возможность генерировать с помощью этик ламп более высоггтю иыпульсную и срелнюю мощность. чем с помощью любых другах типов пькойочастотнык ламп. Электропнеге пуитки Хотя распределенная эмиссия, используг мая в уст. ройствак со скрещенными полями, вдесь не используется, были достигнуты большие успехи в разработках фокусирующих электронных пущен в которык площадь катода приб,тнзительно в 100 раз больше площади течеаня луча в пространстве взаимодействия (в «корпусе» лампы). Тем не менее лзьшы ! 3 Лплгяог с прялолинеингн.н элнкгроиньгя лучолг (типо 0) межлу э |ектродамп и допустимой с точки зрения срока службы плотностью тока катода [17]. В правильно рассчитанной лампе срок службы активиро.

ванного катода при плотности пикового тока, не превышающей нескольких ампер на 1 см', достигает 50000 ч. Оксидные катоды имеют ганой же срок службы, однако их эмиссия падает к концу длинного импульса и они легче разрушаются. Подогреватель катода чаще является причиной выхода лампы из строя, чем потеря эмиссии, так как вольфрамовым подогревателям ирису. ше определенное время износа, Они нристаллизуются и теряют прочность со скоростью, зависящей от рабочей температуры Оксндные катоды в этом отношении лучше, так как они работают прн более низкой температуре.

аалюгнлау аакониеуая а! Рнс. !з. алек~ронине пушки нлп лампы с прпмплииеаныи електроиныы лучом бплкшпа мошински: п — обычквп пушки; б — иагнетроннлк пушке 15!. В глучае обычного сплошного луча несколько снижается к. п. д. из-за более слабой связи между высокочастотной структурой и электронами в центре луча, а также из-за неодинаковой скорости электронои в луче, обусловленной его разгруппированием вследствие эффекта пространственного заряда. Этот нелостаток можсч быль в заачительной степени устранен при использовании полого луча, однако получить хорошую сходимость такого луча значи. тельно труднее.

Удачным компромиссным решением является «квазнполый» луч (плочность которого убывает к центру) с первеансом 3 микроперва в серийных лампах и 5,5 микроперв а экспериментальных [17]. Магнетроиная инжеипионная электронная пушка, изображенная на рис. !6, была изобретена в 1947 г., однако до 1960 г, она не находила успешного применения По принципу устройства она отлична от обычной элеитронной пушки (рис.

!6). В магнетронной ннжеицнонной п)инке [5] кольцеобразиое облако пространственного заряда в запертом диоде магнетрона используется в качестне действующего катода, а электроны ускоряются акснальной составляющей электри ~еского поля и образуют полый луч. В клистроне типа Х832 фирмы Е(шас с магнстрониой аижекционной пушкой было достигнуто значение первеаиса, равное 7 мнкропервам, однако проектировать такое устройство очень трулно. г!аиболее сложной задачей является шум, ограничиваюшии отношение сигнал(шум на выходе лампы. Шум в полосе 1 МГц на выходе мощных ламп с прямолинейным лучом, в которых использованы обычные электронные пушка, на 80 — !00 лБ ниже обшей мощности иа выхоле (независимо от того, подан!си нли нет высокочастотное возбуждение, хотя Гя.

Д Рааиояока»!ионне>е передатчики часто эта ожюшеиие оказывается и> пьше пзс ш шума сапого исчо >инка высокочастотного возбуждения (см. 8 1.8)). В лампах >ке с магнетроиной пушкой отношение сигнал(шум в полосе ! М>"и колеблелся от 30 до 70 дБ в зависимости от того, насколько удачна конструкция пушли. Так как катод не находится в пространстве взаимодействия, он практически не подвергается обратной бомбардировке; с другой сгороиы именно поэтому в лампах с прямолинейным лучом невозможен режим работы с холодным катодом (см.

з 1.2). Рентгеновские лучи и зкраиироека. Рентгеновское излучение ламп с пря. молинейным лучом значительно сильнее, чем усилителей со скрещенными по. лями, так нак проникающая способность рентгеновских лучей очень бь,стро увеличивается при напряжениях, превышающих приблизительно 30 кВ Рентгеновское излучение ламп с прямолинейным лучом обычно увеличивается при подаче ВЧ возбуждения, так кан энергия части электронов возрастает в ре. зультате неблагоприятного взаимодействия с высокочастотным полем. Наибольшее рентгеновское излучение наблюдается на краю волосы, или при перегрузке. В соответствии с приближенным эмпирическим правилом интенсивность рентгеновского излучения на расстоянии ! м составляет примерно 1Р»ч иа каждый киловатт входной мощности луча прн напряжении 140 кВ.

Во избежание опасного излучения ламп средней мощности с прямолинейным лучом можно использовать внутренний свинцовый экран, однако для ламп большой мош юсти обычно требуется внешний свинцовый кожух [88, 89]. Замедляющие структуры. Как и в устройствах со скрещенными иолами, з лачпах с прямолинейным лучом нрнменяются замедляющие структуры разных типов, в соответствии с которыми лампы получают свои наименования, как, например, миогорезонаторный магнетрон, лампа бегущей волны (ЛБВ) н т. д. Однако в последние годы различия между отдельными типами ламп стали менее отчетливыми.

Так, например, в лампах бегущей волны иногда используется ряд связаииык объемных резонаторов, а в клистронах начинают применять для увеличения связи с лучом сдвоенные или строенные объемные резонаторы, обеспечивающие «удлиненное взаимодействие». Имеется также по существу гибридное устройство — твистрон '>.

В результате классификация клнстронов н ламп бегущей волны по категориям с ясными различительными признаками является трудной задачей [!8]. Фокусировка [5], При прохождении плотного электронного луча черш не. болыпое отверстие в замедляющей структуре расталкиваюшсе действие пространственного заряда должно приводить к расширению луча В лампах малой мощности это явление можно частично илн полностью нейтрализовать, если оставить в лампе некоторое количество газа. При этом положительно заряженные воны, образующиеся в результате столкновений молекул газа с электронами, нейтрализуют пространственный заряд. Это называется ионной фокусировкой. В лампах большой мощности ионная фокусировка ие может быть использована, так как при необходимых для иее давлениях газа возникли бы пробои и (или) интенсивная ионная бомбардировка катода.

Кроме гого, она не может бить использована в лампак с импульсным возбуждением, так как при включении луча образование ионов происходит с запаздыванием. В лампах большой мои>ности наиболее употребительной является магнит. ная фокусировка. Теоретически наименьшее акснальное поле, обеспечивающее требуемую фокусировку при заданных напряжении и токе луча, называется полем Бриллюэна. Это поле позволяет минимизировать мощность электромагнита илн размеры постоянного магнита.

Однако при использовании поля Брнллюэна необкодимо, чтобы весь катод был вне магнитного поля, так как пространство вблизи катода в этом случае очснь чувсгв>пельно к внешним магнитным полям, если только ие предусмотрена его магнитная экраннровка. " Название, введенное фирмой >>аг(ап Аэзос>агез. БЗ. егаггны с нрлмолинейнмм электронным лучом (гшш 0) Кроме того, при минимальной интенсивности поля диаметр луча может при высоких уровнях ВЧ сигнала увеличиться почти в два раза, поэтому расчет. иое значение диаметра луча должно быть вдвое меньше.

Хотя поле Бриллюэна (нли близное к нему) было успешно использовано во многих лампах большой мощности, его осуществление в известной мере критично. Часто применяются полн, з два — три раза превышающие поле Бриллюэна, гак как прн этом луч значительно меньше расширяется прн подаче ВЧ возбуждения. В этом случае катод должен частично находиться в магнитном поле, по обычно осуществляется увеличением отверстии в полюсном наконечнике магнита Иногда длн регулировки поля в пространстве катода, с целью обеспечении более однородного потока электронов, эа главным полюсным наконечником устаг авливаетсн соленоиднан компенсационная катушка.

С этим видом фокусировки связаны различные наименонанин луча — нммерсионный, ограниченный или однородный. Требуемое магнитное поле можно создать с помогцью внешнего соленоида, или, с целью минимизации мощности, подводнмой к соленоиду, нанесением обмотки непосредственно на лампу. В больших лампах по зкономическим соображениям обычно прнменяютсн внешние соленоиды Прн этом упрошаегсн обслуживание, если приннты меры к тому, чтобы любая из ламп входила в любой соленоид. В случае приобретения лампы и соленоида у раз. ных поставщиков легко могут возникнуть трудности, свнзанные с определением юридической ответственности поставщиков за плохую работу лампы. Г>ольшой ингерес представляют постоянные магниты, так кзк они не требуюг' ни расхода мощности, нн охлаждения. Отпадает также необходимость в различных защитных устройствах, обеспечивающих невозможность включения лампы в отсутствие требуелгого магнитного поля Однако настоянные магниты сравнительно редко используются с мощными лампами с прямолинейным лучем, так как их проектирование нвляется сложной задачей, они пеле.

шевы н для обеспечения точного управления фокусировкой луча регулировка их менее удобна (длинный соленоид можно разделить на секции с независимой регулировкой тока в каждой из них с тем, чтобы оптимизировать прохождение луча, усиление и стабильность). В случае применении одного постоанного магнита ему обычно придают длн уменьшения количества магнитного матернала бочкообразную форму (с утолщением в средней части). Хорошим примером является магнит для клистрона линейного ускорнтелз Станфордского центра (рис. 32).