Сущность и особенности проблемы электромагнитного взаимодействия радиоэлектронного оборудования, страница 6

возбуждение выходных резонаторов или колебательных контуров соответствующей гармоникой  тока носителей зарядов в электронном приборе;

генерация колебаний на гармониках за счёт взаимодействия в замедляющих системах электровакуумных прибор (ЭВП) гармоник тока с электромагнитным полем соответствующей частоты;

усиление колебаний на гармониках, возникших в предшествующих каскадах ПРД.

Разброс уровней гармоник (рис. 1.1) на выходе активных элементов составляет 20 … 25 дБ. Основной причиной этого явления является влияние разброса технологических и конструкционных параметров, нестабильности элементов связи с антенно-фидерным трактом на интенсивность нелинейных взаимодействий и частотную избирательность элементов связи.

Рис. 1.1. Уровень гармонических составляющих на выходе транзисторного усилителя

Первый механизм является как характерным для всех без исключения усилительных генераторных каскадов, так и определяющим в узкополосных системах (коэффициент перекрытия по частоте ν_f ≤ 2) – клистроны, ЛОВ, ЛБВ, ЭВП, П/П и т.д. Необходимость поддержания высокого к.п.д. в перечисленных устройствах приводит  к использованию пульсирующего тока носителей заряда (оптимальная группировка электронов, отсечка и т.п.). В режиме к.п.д. → max уровень f₀₂ составляет  -3 … -5 дБ. С целью уменьшения уровней колебаний на гармониках соответствуют селективные свойства выходных каскадов, оптимизируют взаимодействие электронного потока с электромагнитным полем, совершенствуют конструкцию элементов связи и т.д. Комплексные меры позволяют снизить уровни колебаний гармоник до     -60 … -70 дБ.

Второй механизм является определяющим в ЛБВ типа 0 или М, имеющим спиральные замедляющие системы. Синхронность скоростей электромагнитной волны с f₀₂ (реже  f₀₃) со скоростью электронов в пучке приводит к передаче энергии волне на удвоенной частоте. Снижение дисперсии замедляющей системы, увеличение погрешности магнитного поля в её конце позволяют снизить уровень 2-й гармоники на 10 … 15 дБ. Эффективным средством является обеспечение интерференции сигнала на выходе при подаче на вход ЛБВ частоты f₀₂ с соответствующими параметрами амплитуды и фазы.

Последний механизм характерен только для широкополосных усилителей, каскады которых работают практически в линейном режиме. Основной метод борьбы – применение ФНЧ или использование усилительной цепочки с коэффициентом перекрытия по частоте каждого литера не более 2.

Комбинационные излучения. В одночастотном режиме работы каскадов усилителя мощности ПРД число комбинационных колебаний и их спектральный состав определяются структурной схемой образования рабочей частоты и переноса на эту частоту информационного сигнала, рис. 1.2.

С позиции ЭМС наиболее рациональна схема с модулируемым автогенератором (АГ), изображённая на рис. 1.2 а, которая в принципе позволяет исключить комбинационные колебания. К ней близка и схема с ФАПЧ (рис. 2.2 б), фильтрующие свойства которой позволяют не только исключить возникновение новых комбинационных составляющих, но и обеспечивать значительное подавление комбинационных составляющих, возникших в предшествующих каскадах.

Рис. 1.2. Схема образования рабочих частот

Схема со смесителем (рис. 1.2 в) по своему функциональному назначению эквивалентна схеме с ФАПЧ, однако значительно уступает последней по частоте спектра выходного сигнала. Её выходной спектр обогащен гармониками частоты гетеродина f_г, несущей частотой f_с и комбинационными составляющими типа nf_г ± m f_с (n = m = 1,2, …). Наиболее интенсивны колебания по частотах f_{г и}   f_г ± f_с при образовании рабочей частоты по схеме f₀= f_г ± f соответственно. Их уровни достигают -15 … -30 дБ. В высокочастотном участке диапазона радиочастот f_с « f_г, поэтому эти достаточно интенсивные частоты могут попасть в полосу частот усилителя мощности (УМ), что может вызвать появление комбинационных составляющих на выходе ПРД.