Усилительные клистроны. Двухрезонаторный усилительный клистрон, страница 11

Ширина диапазона электронной перестройки частоты численно  характеризуется коэффициентом перекрытия

K_f = f_max / f_min,                                                 

где  f_max и f_min - максимальная и минимальная частоты генерации.

3. Крутизна  электронной перестройки частоты в диапазоне  изменения ускоряющего напряжения U₀:    S_f= df / dU₀.                                                                                  

4. Выходная мощность ЛОВ пропорциональна ускоряющему  напряжению U_o и разности рабочего и пускового токов лампы:

P_вых = K U₀ ( I₀ - I_n ),                                           

где К - коэффициент пропорциональности. Уровень выходной мощности зависит от тока пучка, который  регулируется напряжением на первом аноде  и фокусирующим напряжением  U_ф.

5. Коэффициент электронного смещения частоты определяется  величиной изменения частоты колебаний ЛОВ при изменении тока  пучка для постоянного Ua:   K_ф = - df / dI_o. C увеличением пространственного заряда средняя скорость пучка  уменьшается и условие  синхронизма  выполняется  для более низкой частоты сигнала.

6. Спектр колебаний ЛОВ. Колебания, генерируемые ЛОВ, не являются монохроматическими, т.е. спектр колебаний занимает некоторую полосу частот. Расширение спектральной линии  является  следствием флуктуации тока пучка и выполнением условия синхронизма  в некоторой полосе частот (рис. 24). Имеется паразитная АМ и ЧМ. Стабилизацией питания и оптимальным выбором фокусирующего напряжения удаётся подавить паразитные составляющие на уровне 60 дБ.

Среди характеристик обычно строятся зависимости P_вых, частоты и крутизны от U₀ (рис. 25).

Неравномерная зависимость реальной характеристики, обусловлена  внутренними отражениями и резонансными свойствами отдельных частей ЛОВО.  Выраженная зависимость выходной мощности от фокусирующего напряжения позволяет  строить схемы стабилизации выходной    мощности.

Применение ЛОВО:

1) в качестве гетеродинов (широкополосных перестраиваемых приёмников);

2) в качестве электронно-перестраиваемых задающих генераторных передатчиков систем радиовоздействия;

3) в измерительных генераторах качающейся частоты ( ГКЧ ).

В диапазоне миллиметровых и субмиллиметровых волн они используются очень широко. В настоящее время ЛОВО является одним из немногих видов электронных приборов СВЧ, на которых получены колебания в субмиллиметровом диапазоне с достаточной для практики мощностью. Габариты и масса ЛОВО определяется системой фокусировки.                                                          

ЛОВО как наиболее широкодиапазонные генераторы с  электронной  перестройкой  частоты  занимают особое место среди электровакуумных приборов СВЧ. Вместе с тем этим приборам свойственны некоторые  недостатки.  Их частотная характеристика является нелинейной. В  диапазоне  перестройки наблюдаются большие изменения выходной мощности. ЛОВО, как и все электровакуумные приборы  СВЧ,  уступают  аналогичным  по  назначению твердотельным  приборам  по  объемно-весовым  характеристикам   и потребляемой мощности. ЛОВО применяются в качестве гетеродинов  и маломощных генераторов в широкодиапазонной аппаратуре радиотехнической разведки и радиопротиводействия, а также  в  измерительной аппаратуре в качестве свип-генеpатоpов.

В диапазоне сантиметровых волн ЛОВО в настоящее время успешно заменяется твердотельными генераторами, так как у ЛОВО сложное питание, сложная система стабилизации выходной мощности, большие габариты, масса, низкий КПД.

Системы фокусировки

Системы фокусировки бывают электростатические и магнитные. Первые работают на начальном участке движения электронов, когда их скорость низкая. Рядом с катодом размещается электрод, называемый фокусирующим или управляющим (рис. 26). На него подается небольшое отрицательное напряжение, так что силовые линии следующего за ним анода проходят к катоду лишь  в узкой зоне, заставляя электроны начать свое поступательное движение к коллектору в виде узкого луча навстречу силовым линиям. В соответствии  с  действием электрической силы F_э = - eE электроны будут двигаться к аноду по линиям ускоряющего электрического поля. Первоначальный узкий электронный луч образуется за счет статического электрического поля. Электроны  ускоряются и  попадают в пространство, где уже работает система магнитной фокусировки.