книги / Основы применения электронных приборов сверхвысоких частот

средства выравнивания «изрезанности» кривой мощно­ сти, они до сих пор являются непревзойденными прибо­ рами по ширине электронной перестройки частоты и эффективности в миллиметровом диапазоне волн. Это позволяет маломощным ЛОВ типа «О» находить приме­ нение -в широкодиапазонной измерительной аппаратуре

Р,1т

Рис. 4.32. Диаграмма распределения маломощных ЛОВ по уровню мощности в диапазоне частот.

в качестве гетеродинов, в генераторах накачки параме­ трических усилителей, в автоматических устройствах.

Отражательные клистроны и лампы обратной волны являются наиболее распространенными маломощными приборами СВЧ. Но они не единственные представители генераторных приборов с небольшим уровнем мощности в диапазоне сверхвысоких частот. Для отдельных при­ менений могут оказаться более предпочтительными дру­ гие разновидности приборов СВЧ. Остановимся на не­ которых из них.

Прежде всего следует отметить так называемые триоды с тормозящим полем. Способ возбуждения коле-

222

бамий в триодях при подаче положительного потенциа­ ла (относительно катода) на сетку и отрицательного по­ тенциала на анод предложен еще в 1920—1923 гг. Ран­ ние схемы генераторов на триодах с тормозящим полем выполнялись в виде, представленном на рис. 4.33.

Рис. 4.33. Схема генератора на триоде с тормозя­ щим полем (ранние схемы метрового н дециметро­ вого диапазона волн).

Было показано, что длина волны генерируемых ко­ лебаний зависит от геометрических размеров и питаю­ щих напряжений и определяется соотношением [41]

генератор обеспечивает широкий диапазон перестройки частоты путем перемещения отражателя. При переме­ щении отражателя в пределах 2,5 мм достигается пере-

223

стройка длины волны в пределах от 4,2 до 12— 14 см при уровне мощности 0,1—0,2 вт (напряжение на резонато­

с тормозящим полем оказываются эффективными широ­ кодиапазонными генераторами вплоть до миллиметрово­ го диапазона волн (табл. 4.4).

на рис. 4.33, при различных напряжениях на резонаторе длина волны i в зависимости от L изменяется согласно кривым, приведенным на рис. 4.36 (41]. На участке I длина волны почти не зависит от настройки колебатель­

стройки колебательной цепи (работа генератора в ре­ жиме затягивания частоты).

Триоды с тормозящим полем по своему механизму колебаний представляют собой переходную -ступень от ламп с управлением пространственным зарядом к про­ летным лампам. Дальнейшим развитием триода с тор­ мозящим полем и отражательного клистрона как гене­ раторов СВЧ является осуществленный в 1950 г. строфотрон [43]. Качественное отличие строфотрона от ука­ занных гене'раторов состоит в том, что в нем колебания электронов и обмен энергии электронов с высокочастот­ ным полем производятся практически на всем пути от

224

катода к коллектору. Благодаря этому удается создать прибор с широкой электронной настройкой частоты и высоким к. п. д. при малых уровнях мощности.

Удачные экспериментальные конструкции строфотронов выполнены с использованием резонаторов в виде коаксиальной линии на частотах 600, 3000 и 5000 Мгц.

В 10-си диапазоне волн коаксиальные строфотроны позволяют получить диапазон электронной настройки 3—4% и к. п. д. 15—20%. Подобные высокие значения для прибора (до 2—3 вт) достигаются при сравнитель-

Рис. 4.36. Зависимость длины волны от длины двухпроводной линии при различных напряже­ ниях на сетке.

но невысоких питающих напряжениях [U&= 1500-ь2000 в, £/отр= — (400-7-600) в, ток катода 30—50 ма\ и магнит­ ной индукции 0,1—0.12 772.

За последние годы широкое применение в качестве маломощного генератора СВЧ находят митроны, пред­ ставляющие собой магнетроны, допускающие широкую электронную перестройку частоты анодным напряже­ нием. Настраиваемые напряжением магнетроны имеют линейную зависимость частоты от напряжения при не­ значительном изменении выходной мощности. Этим они превосходят лампы обратной волны. Схематически кон­ струкция митрона и его внешний вид без магнитной си­ стемы показаны на .рис. 4.37. Некоторые данные митро­ нов, выпускаемых зарубежными фирмами, приведены в табл. 4.5 [44].

226

/

s

\

<n

I — эмиттер: 2 —холодный катод; 3 — управляющий электрод: 4 — выводы анода замедляющей системы типа «встречные шты­ ри»; 5 —керамика.

227

Т а б л и ц а 4.5

Основные данные промышленных митронов

Из этих данных видно, что митроиы имеют весьма широкий диапазон электронной перестройки частоты при уровне мощности менее 10 вт.

Рис. 4.38. Характер изменения анодного напряжения (Ua),

анодного тока (/а) и выходной мощности (Р) для промыш­ ленных образцов митронов.

На рис. 4.38 показана одна из характеристик экспе­ риментального митропа [43].

Для митронов допускается высокая скорость пере­ стройки частоты и применение амплитудной модуляции по управляющему электроду.

228

Обычно митроиы имеют пакетированную конструк­ цию на постоянных магнитах и коаксиально-волновод­ ные выводы энергии. Для нормальной работы митрона требуется магнитная система, имеющая магнитную индукцию 0,25—0,35 тл, напряжение на управляющем электроде от 400 до 600 в. Без магнита и вывода ВЧ

энергии 'размеры митрона в металло-керамическом вы­ полнении весьма малы (~ 1 5 ммХ\5 мм).

Благодаря своим конструктивным особенностям ми­ троиы обладают высокой надежностью в условиях боль­ ших механических перегрузок и при значительных изме­ нениях температуры окружающей среды.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. ;Ко-в а л ей ко В. Ф. Введение в электронику сверхвысоких частот. И эд -iBo «Советское радио», 4950.

2.Г в о з д о в е р С. Д. Теория электронных приборов сверхвы­ соких частот. Гостехиздат, 1956.

3.Отражательные клистроны. Пер. с англ, под ред. Наумен­ ко Е. Д . Изд-во «Советское радио», 1954.

диотехники. Связьнздат, ч. II, 4954.

13. Техника оверхвьгеоких частот, ч. М. Пер. с аигл. под ред. Брахмана Т. Р. Изд-до «Советское радио», -1953.

14. А л ь т ш у л е р 10. Г. и Т а т а р е н к о А. С. Маломощные генераторы обратной годны. Изд-во «Советское радио», 1963.

15. Радиофизическая электроника, под ред. проф. Н. А. Кап-

229

1957, т. 2, вып. 5.

22. Bend.ix ruggedized reMex klystrons with thermal tuning. Proc. IRE, 1958, vol. 46, № 6.

■23. Отражательные клистроны типов K-42, К -15, KJ19 и К-26.

клистрона малой внешней силой. «Известия вузов». Радиофизика,

ты отражательных клистронов трехсэнтиметрового диапазона. «Ра­

генератор сверхвысоких частот на нескольких клистронах. «Труды

тальное исследование процесса захватывания частоты в отража­

туды в импульсном генераторе на отражательном клистроне. «Из­

жательных клистронов без скачков амплитуды и частоты. «Радио­ техника и электроника», 1957, т. II, № 8.

230