Импульсный трансформатор. Генераторы на лавинно-пролётных диодах. Генераторы на платинотроне. Побочные излучения передатчиков СВЧ, страница 4

Амплитрон используется для работы как в непрерывном, так и в импульсном режиме. КПД амплитрона достаточно высок и используют амплитрон для работы в радиорелейной, бортовой и космической связях.Если происходит рост амплитуды напряжения, то происходит его ограничение за счёт тока луча. ВАХ определяет энергетические характеристики самого амплитрона:

Рис.15.7.2.

где Uп - пороговое напряжение, которое на 10-15 % больше номинального напряжения.

Ко - параметр, определяющий конструктивные и электрические параметры амплитрона.

Io – постоянный ток .

где U1 - ВЧ напряжение на первой ячейке

UN1 - напряжение на последней  ячейке.

Где

 - в первой зоне

                   - во второй зоне

где              ra – радиус анода

rk – радиус катода .

                                                                                                                              Рис.15.7.3.

ГВВ НА ПРИБОРАХ СО СКОРОСТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ ЭЛЕКТРОНОВ

             16.1. ГВВ на многорезонаторных клистронах

В клистронах ЛБВ в процессе управления электронным потоком главную роль играет модуляция электронного потока по скорости, которая в результате длительного взаимодействия приводит к модуляции по плотности.

Практическое применение находят двух, трёх, четырёх резонаторные клистроны.

Устройство многорезонаторного клистрона изображено на рис.16.1.1.

РИС.16. 1.1

Процессы группировки электронов в сгустки можно изобразить на рис. 16.1. 2.

Рис.16.1.2

Для уменьшения радиального размера соленоида создаётся магнитное поле. После прохождения второго резонатора электронный поток попадает на коллектор, где и выделяет остатки кинетической энергии в виде тепла.

При многорезонаторных клистронах промежуточные резонаторы используют для каскадной группировки, а последние для отбора мощности, что позволяет получить большее усиление сигнала и высокое КПД. Выходная мощность в пролётных клистронах достигает нескольких милливатт в непрерывном режиме и сотен киловатт в импульсном режиме. Для наилучшего группирования электронов входной и промежуточные резонаторы настраивают в резонанс на частоту сигнала, кроме предпоследнего резонатора. Выходной резонатор для получения максимальной мощности обычно настраивают на частоту сигнала. В первом резонаторе под воздействием переменного поля электроны изменяют свою скорость (осуществляется модуляция по скорости).

Энергетические показатели и усилительные свойства клистронов определяются рядом характеристик:

1. амплитудная характеристика (рис.16.1.3).

Обычно К может достигать 30-40 дБ по мощности.

РИС. 16. 1. 3

2. зависимость выходной мощности от напряжения на втором резонаторе (рис. 16.1. 4).

рис.16.1.4

3. важными характеристиками клистронов при использовании их в когерентных радиотехнических системах являются Фазовые характеристики. Фазовая стабильность пролётного клистрона может быть определена:

где tп = l/V

где l - расстояние между входным и выходным резонаторами

 - экспериментально.

Продифференцируем последнее выражение и переходя к конечным результатам можно получить:

Фазовая характеристика обладает большой линейностью (рис.16.1.5).

Рис.16.1.5.

4. 

частотная характеристика - зависимость Рвых =  F(f)  изображена на рис. 16.1. 6.

Рис.16.1.6.

В полупроводниковых клистронах  Рвых может меняться на 50%, т. е. при осуществлении ЧМ полосу  пропускания необходимо брать для неискажённой модуляции как можно меньше,  чтобы избежать паразитной AM. Наблюдается зависимость сдвига фазы от питающего напряжения (пролётный клистрон используется в виде фазового модулятора).

16.2. ГВВ на ЛБВ.

Изобретение ЛБВ произвело подлинную революцию. Принцип работы ЛЕВ был предложен в 1942 г. английским архитектором Конфнером: принцип длительного синхронного взаимодействия электронного потока с одной из пространственных гармоник периодической электродинамической структурой.