Импульсный трансформатор. Генераторы на лавинно-пролётных диодах. Генераторы на платинотроне. Побочные излучения передатчиков СВЧ, страница 5

Сущность процессов, происходящих в ЛБВ, заключается в выполнении синхронизма, т.е. скорость электронов или электронного пучка должна быть примерно равна фазовой скорости волны. Замедление Фазовой скорости волны происходит в замедляющей структуре.

ЛБВ является очень широкополосным прибором с коэффициентом усиления, достигающим 50 дБ и шириной динамического диапазона 80-90 дБ. Ширина полосы 36 МГц.

В зависимости от уровня выходной мощности принято различать входные (приёмные), промежуточные и выходные ЛБВ:

1. входные ЛБВ - малошумящие ЛБВ с Рвых=1-10 мВт.

Они предназначены для усиления сигнала на входе радиолокационного приёмника (или радиорелейного радиоприёмника).

2. промежуточные ЛБВ - с более высоким уровнем мощности и с менее жёсткими требованиями к уровням шумов.

3. ЛБВ с выходной мощностью, превышающей 1 Вт.

В непрерывном режиме мощность может достигать 100 Вт, импульсном режиме несколько МВт.

В первом и втором случае в качестве замедляющей системы (ЗС) обычно используются замедляющие системы типа одиночной спирали. Такие ЗС обеспечивают большую широкополосность прибора. Они обладают высоким сопротивлением связи, имеют простую конструкцию.

В ЛБВ миллиметрового диапазона используют ЗС в виде двойной спирали. В сверхмощных ЛБВ применяют ЗС в виде диафрагмированного волновода (возбуждается волна Eo1).

ЛБВ используются не только как усилители, но и как умножители частоты, преобразователи, фазометры, автогенераторы. В ЛБВ можно осуществить AM, ЧМ, ИМ.

Схема питания ЛБВ (рис. 16. 2.1)

Рис.16.2.1.

ля предотвращения самовозбуждения ЛБВ на расстоянии 2/3 от входа на колбе наносят локальный поглотитель. Иногда, второй анод и ЗС внутри лампы соединяют между собой. В процессе эксплуатации напряжение на электродах могут меняться. Для предотвращения выхода из строя лампы в цепь ЗС включают реле максимального тока, которое при превышении дополнительного значения тока, отключает источник питания. Для уменьшения искажений модулируемого сигнала реле максимального тока обычно шунтируется ёмкостью.

Иногда в цепь катода включают резистор, который обеспечивает автосмещение. Однако в этом случае вариация Фазы увеличивается на 6-7 %.

Рис.16.2.2.

Амплитудная характеристика лампы Рвых= f(Рвх) изображена рис.16. 2.3:

Рис.16.2.3.

Видно, что до некоторого значения Рвх эта зависимость линейна, а затем с увеличением Рвх наступает режим насыщения, при котором не происходит нарастание Рвых.

При снятии амплитудной характеристики предполагается, что нагрузка согласована.

В ЛБВ возможно осуществление AM и ЧМ или усиление этих колебаний.В области 1- усиление AM колебаний.

В области 2- усиление ЧМ колебаний.

Рассмотрим энергетические соотношения при AM. Средний КПД при усилении AM колебаний определяется выражением:

где С - параметр усиления

Рвых -безразмерная амплитуда .

Для получения минимальных нелинейных искажений усиление должно происходить на линейном участке.

Для первой гармоники Fвых можно записать в следующей виде:

где Fн -амплитуда входного сигнала в режиме несушей

x1 -параметр, учитывающий изменение скорости потока (безразмерный) .

Среднюю мощность за период можно записать:

В этом случае средний КПД:

где ηнес -КПД в режиме несущей.

Как видно из Формулы КПД лампы меняется в зависимости от глубины модуляции и при условии получения малых нелинейных искажений достаточно мал.

Фазовая характеристика

Под Фазовыми характеристиками ЛБВ обычно понимают группу характеристик, определяющих зависимости разности Фаз между колебаниями на входе и выходе лампы от различных факторов: от частоты колебаний, напряжений на электродах, тока луча, фокусирующего поля, нагрузки и т. д.

Знания Фазовых характеристик необходимо для оценки эффективности доплеровских радиотехнических систем, а также для оценки искажений сигналов с широким спектром.

Оценим фазовую стабильность ЛБВ.