Замедляющие системы. Генераторы с электрическим управлением электронным потоком. Методы и устройства стабилизации частоты и фазы колебании в задающих генераторах простых и сложных сигналов, страница 7

Резнатрон является разновидностью мощного лучевого тетро­да. Колебательная система у него состоит из коаксиальных резо­наторов, расположенных по обе стороны от лампы. Входной резо­натор включен между управляющей сеткой и катодом. Выходной— между анодом и экранирующей сеткой. Управляющая и экраниру­ющая сетки соединены между собой по высокой частоте через междуэлектродную емкость С_с1-с2. В этом случае тетрод превра­щается в своеобразный триод с сильно уменьшенной емкостью С_ак (до десятых долей пикофарады), а схема усилителя в схему с общей сеткой, при которой устойчивость усилителя значительно повышается. Эквивалентная схема усилительного резнатрона приведена на рис. 3.22. Структура электронного   потока   и

кольцевая конструкция электродов показаны на рис. 3.21. Резнатрон является сравнительно широкополосным   прибором,  широкополосность которого обеспечивается тем, что резнатрон   работает больших токах эмиссии (порядка 100 А) при   сравнительно анодном напряжении (порядка 10 кВ).

Коакситрон представляет собой соединение 96 идентичных электронно-оптических секций, расположенных коаксиально в виде круговой решетки вокруг цилиндрического анода (рис. 3.23).

Каждая такая секция является, по сути дела, отдельным триодом, состоящим из катода в виде короткого  стержни и сетки,  размещенной на массивных опорах, такая конструкция позволила получить, большой ток эмиссии и обеспечила широкополосность прибо­ра. Один из описанных в литературе коакситронов имеет следующие характеристики: импульсная мощность на частоте 420 МГц, при длительности импульса 30 мкс свыше 5 МВт, КПД 43%, коэф­фициент усиления 13 дБ,   ширина   полосы  пропускания   порядка 20%.

Резнатроны и коакситроны нашли применение в оконечных каскадах радиопередающих устройств, формирующих сверхмощные широкополосные сигналы.

По оценке специалистов металлокерамические  триоды  имеют самое высокое отношение отдаваемой мощности, КПД,   ширины полосы усиления к размерам и массе приборов, а также обеспечивают  исключительную устойчивость к ионизационному излуче­нию, тепловым, ударным и вибрационным нагрузкам.

Приборы с сеточным управлением имеют высокую фазовую стабильность, малые частотные и фазовые искажения, линейную АЧХ, большую долговечность и малую стоимость.

Основные данные некоторых СВЧ генераторных триодов при­ведены в табл. 3.1.

3.4. Полупроводниковые генераторы

Полупроводниковые генераторы находят все более широкое применение в радиотехнической аппаратуре, так как им присущи следующие достоинства: высокая надежность, устойчивость к механическим воздействиям, малый размер и вес, мгновенная го­товность к работе, экономичность питания и  др.

В последние годы достигнуты значительные успехи в разра­ботке мощных СВЧ транзисторов, генераторов, использующих эф­фект Ганна, и генераторов на лавинно-пролетных диодах. Их мож­но использовать в возбудителях, промежуточных и оконечных уси­лителях передатчиков, в системах связи, радиотелеуправления и для многих других целей.

Особенности транзисторных генераторов

Существует внешнее сходство между функциями электродов в электронной лампе и транзисторе и между их статическими ха­рактеристиками.

На рис. 3.24 изображена схема транзистора с общим эмитте­ром и указаны выбранные положительные направления токов и напряжений. Знаки напряжении U_б и U_к считаются положитель­ными, если эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный в обратном. На рис. 3.25 приведены зависимости

токов коллектора I_к и базы I_б  от величины напряжения на базе U_б, а на рис. 3.26 приведены зависимости этих токов от напря­жения на коллекторе U_к.

Основные различия между статическими характеристиками по­лупроводниковых триодов и электронных ламп сводятся к следу­ющему:                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                

1. В электронных лампах при U_с=0 анодный ток I_а≠0 В полупроводниковой триоде при U_б=0 ток коллектора I_к =0

2. В электронных лампах при и_с <0 сеточный ток равен пулю, а анодный ток не равен нулю. В полупроводниковом триоде при наличии тока коллектора обязательно существует ток базы. Это приводит к увеличению мощности возбуждения при работе полу­проводникового триода в схеме генератора.

3. При положительном напряжении на коллекторе в его цели протекает неуправляемый ток обратного направления. Это суще­ственно отличает эти характеристики от характеристик  электрон­ной лампы.

4. Крутизна статических характеристик и крутизна линии кри­тического режима у полупроводниковых триодов больше, чем у генераторных ламп.

Из приведенных характеристик полупроводникового триода видно, что в них можно выделить, как и в характеристиках элек­тронных ламп, область малых базовых токов и область больших базовых токов. В области малых базовых токов ток базы I_б  и ток коллектора i_K мало зависят от напряжения на коллекторе и_к. В области больших базовых токов эти токи сильно зависят от на­пряжения и_к.

Сходство статических характеристик полупроводниковых три­одов и генераторных ламп позволяет использовать классифика­цию режимов in методику расчета, разработанные в теории лам­повых генераторов.

На рис. 3.27, 3.28 показана кусочно-линейная аппроксимация характеристик . Хотя принятая аппроксима­ция кажется грубой она дает приемлемую для инженерных расчетов точность. Более сложная и точная аппроксимация обычно не нужна из-за разброса реальных характеристик транзисторов. Расчеты носят приближенный характер, поэтому должна быть предусмотрена регулировка и рассчитываемых каскадах.