Кроме того, оптимальный параметр группирования реализуется при определенной нагрузке. И он выполняется только для одной конкретной оптимальной зоны. Для других зон оптимальность нарушается. Поэтому максимальная зона генерации не обязательно является нулевой и первой. В нулевой зоне генерация обычно не возникает, а первая зона иногда имеет меньшую мощность, чем вторая.
Рассмотрим изменение мощности в пределах зоны генерации. В центре любой зоны генерация максимальна и она плавно уменьшается при изменении угла пролета, что объясняется уменьшением тормозящего поля в которое попадают сгустки.
Электронная перестройка частоты
Зависимости генерируемой мощности и частоты от напряжения отражателя приведены на рис. 13. В пределах каждой зоны имеет место изменение частоты генерации ("электронная настройка"). В центрах зон генерации частота соответствует частоте настройки резонатора f0. При увеличении отрицательного потенциала отражателя частота генерируемых колебаний возрастает, а при уменьшении - уменьшается.
Рис. 13
Это объясняется следующим образом. При возрастании тормозящего поля отражателя электронные сгустки возвращаются в резонатор быстрее, опережая фазу колебаний СВЧ в резонаторе. При уменьшении тормозящего поля электроны глубже проникают в пространстве резонатор - отражатель приходят в резонатор с фазовым опозданием. Сдвиг фазы между током и напряжением эквивалентен включению в колебательную систему реактивности, что приводит к изменению частоты генерации.
Электронная настройка характеризуется диапазоном и крутизной. Диапазон электронной настройки (ДЭН) определяется как разность между максимальной и минимальной частотами в зоне генерации, определяемыми на уровне половинной мощности от максимального значения в центре зоны. Крутизна электронной настройки определяется крутизной наклона линии изменения частоты. Так как в пределах диапазона настройки имеет место примерно линейная зависимость изменения частоты от изменения потенциала отражателя, то крутизна может определяться на практике через отношение конечных величин:
Sf= df/dUr= f0 p( n+3/4) / Qн(U0+½Ur½),
где Qн - нагруженная добротность резонатора.
Крутизна электронной настройки возрастает с увеличением номера зоны генерации. Для изменения частоты генерации в значительных пределах используется механическая перестройка резонатора.
Параметры и характеристики ОК
Выходная мощность генераторных ОК обычно невелика (от 10 мВт до 2.5 Вт) по той причине, что клистронные автогенераторы имеют низкий КПД (2-3 %).
Электронная перестройка частоты в пределах зоны генерации обычно 1% и определяется добротностью резонатора.
Механическая перестройка частоты дает возможность изменять частоту генерации в пределах 10-15%. Отдельные ОК миллиметровых волн (более 30 ГГц) позволяют проводить механическую перестройку до 40%.
Применение клистронов
Клистроны являются весьма распространенными СВЧ приборами. Пролетные клистроны используются в качестве усилителей и генераторов СВЧ колебаний как в непрерывном так и в импульсном режимах работы (из всех приборов СВЧ импульсные клистроны являются самыми мощными), а отражательные клистроны предназначены для генерации СВЧ колебаний малой мощности. Их бесспорными достоинствами являются простота и надежность конструкции, малые габариты и масса, невысокие питающие напряжения, наличие механической и электронной перестройки частоты, высокая радиационная стойкость и малый уровень АМ и ИМ шумов.
Усилительные клистроны по сравнению с магнетронными усилителями и ЛБВ М-типа имеют очень большой коэффициент усиления. Основным недостатком пролетных клистронов являются их большие размеры и масса, сложность механической перестройки частоты, узкополосность. Они применяются в радиоэлектронной аппаратуре тропосферной, радиорелейной и спутниковой связи, в установках СВЧ нагрева.
ОК используется как маломощные, надежные автогенераторы в радиопередатчиках РЛС, маломощных доплеровских РЛС, в измерительной аппаратуре, в качестве возбудителей, гетеродинов, в качестве генераторов накачки параметрических усилителей.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.