Другие предметы \ Приемно-передающие устройства радио­технических систем

Приемно-передающие устройства радио­технических систем: Учебное пособие, страница 11

Малошумящие усилители на ЛБВ находят в настоящее время широкое применение в приемных устройствах радиолокационных систем в силу сравнительно малого коэффициента шума большого коэффициента усиления по мощности широкой полосы пропускания , высокой электрической прочности и способности ослаблять мощный зондирую­щий сигнал, проникающий на вход ЛБВ, до величины, безопасной для полупроводникового преобразователя частоты, подключаемо­го к выходу УВЧ. Последнее, обеспечивается благодаря особой форме амплитудной  характеристики ЛБВ.

Резкое ослабление входных сигналов большого уровня мощности обусловлено тем, что повышенные интенсивности ускоряющих и тормозящих электрических полей в спирали приводят к большим различиям скоростей электронов, образующих «сгустки». В резуль­тате этого «сгустки» сравнительно быстро «рассыпаются» и долж-н<эг* обмена энергиями пучка и усиливаемых колебаний не проис­ходит. Наоборот, происходит значительное ослабление бегущей волны в спирали и "в локальных аттенюаторах. Кроме того, опре­деленная доля энергии поступающих на вход мощных колебаний идет на пополнение кинетической энергии электронного потока.

Недостатками УВЧ на фЛБВ являются сравнительно большие потребляемая  мощность,  масса  и габариты.

К электронно-лучевым усилителям высокой частоты относится также усилитель высокой частоты на лампе, обратной волны (ЛОВ).'Такие усилители находят ограниченное применение в при­емных устройствах. Конструкция усилителя высокой частоты на ЛОВ изображена на рис. 2.8. Она отличается от известной конструкции усилителя мощности (генератора) на ЛОВ габаритами электронной пушки и фокусирующей системы. Размеры последней в УВЧ на ЛОВ много меньше (даже по сравнению с УВЧ на ЛБВ), так как при малом 10 не требуется высокая напряженность фокусирующего магнитного поля.

Усилитель на ЛОВ является усилителем регенеративного типа. Регенеративный характер усилителя объясняется тем, что в нем, как и в генераторе на ЛОВ, выполняется условие баланса фа; (условие фазового синхронизма [1]):

где —шаг замедляющей системы ЛОВ;

 — скорость электронов в пучке и фазовая скорость распространения  волн  усиливаемого сигнала;

п — номер  пространственной  гармоники;

 — дополнительный фазовый сдвиг, обеспечивающий нахождение сгустка электронов в тормозящей фазе поля.

В отличие от генератора, в УВЧ на ЛОВ условия баланса амплитуд не выполняются, так как постоянная составляющая тока электронного пучка много меньше пускового тока генератора на ЛОВ (рис. 2.9).

Для получения достаточно малой величины I0, определяющей мощность наиболее интенсивных дробовых шумов, наряду с соот­ветствующей конструкцией катода, выбирается малое значение ускоряющего напряжения на коллекторе U0. Так както для выполнения условия фазового синхронизма необходимо исполь­зовать высшие пространственные  гармоники  n>1.

К достоинствам УВЧ на ЛОВ, наряду с малыми габаритами, следует отнести достаточно большое усиление по мощности, узкополосность, возможность электронной перестройки частоты (рис. 2.10), а также высокую электрическую прочность, позволя­ющую использовать усилитель в качестве устройства защиты при­емного устройства в современных РЛС.,С этой целью на ускоряю­щий электрод ЛОВ подается запирающий отрицательный видеоимпульс, совмещенный с зондирующим сигналом, а так  же применяется замедляющая система, разделенная на две части.

Распределение переменной составляющей тока I электронного луча и напряженности электрического поля Е усиливаемого сигнала вдоль замедляющей системы представлена на рис. 2.11 (при отсутствии запирающего видеоимпульса). Современные УВЧ на ЛОВ работают в диапазоне частот 1...40 ГГц, имеют коэффициент усиления по мощности 15...20 дБ, коэффициент шума 10...20, от­носительную полосу пропускания (0,1...1)% от несущей частоты.

Электронно-лучевые параметрические усилители. Устройство электронно-лучевого параметрического усилителя показано на рис. 2.12. Электронный луч создается электронной пушкой и направля­ется, вдоль оси селеноида, создающего магнитное поле с напряжен­ностью Н. На пути луча стоит колебательный контур (входное устройство связи) так, чтобы электронный луч проходил между пластинками  конденсатора  контура.

К контуру, настроенному на частоту сигнала, подводится на­пряжение этой частоты.

Напряженность постоянного магнитного полясоздаваемо­го соленоидом, подбирается так, чтобы циклотронная частота рав­нялась частоте сигнала:

Далее по ходу электронного луча ставится квадрупольный кон­денсатор, на который подаются колебания накачки с частотой  . После этого электронный луч проходит через выходное устройство связи, аналогичное входному, и далее поступает на кол­лектор.

Рассмотрим взаимодействие одного электрона, влетающего в электрическое поле конденсатора, с этим полем (рис. 2.13).

            Если в момент входа электрона в пространство между пластинами на (верхней пластине знак заряда плюс, а на нижней минус, то «а электрон будет действовать сила электрического поля, перпендикулярная направлению его движения (ж верхней пластине). Под ее дей­ствием электрон получит попереч­ную составляющую скорости и нач­нет двигаться по спирали. Через по­ловину периода колебания сигнала электрон сделает половину оборота  по циклотронной траектории и его вектор скорости будет направлен к нижней пластине. За это вре­мя полярность пластин изменится на обратную, и поле будет продолжать ускорять электрон. При постоянной циклотронной частоте ώц увеличение скорости движения электрона возможно толь­ко за счет увеличения радиуса его движения. В следующий период все процессы повторяются.

Величина радиуса движения электрона при постоянном маг­нитном поле зависит от амплитуды напряжения частоты сигнала:

Таким образом, закон модуляции сигнала полностью сохраня­ется.

Во входном устройстве электрон приобрел дополнительную ки­нетическую энергию, равную:

            Аналогично взаимодействуют с полем конденсатора остальные электроны.

Скачать файл