Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Крутизна электронной перестройки частотыЗависимость частоты излучения от напряжения на замедляющей системе ЛОВ имеет нелинейный характер. Это связано с тем, что скорость электронов в потоке При заданных геометрических размерах замедляющей системы частота генерируемых колебаний однозначно определяется величиной напряжения на замедляющей системе:
Крутизна электронной перестройки частоты ЛОВ увеличивается при уменьшении напряжения на замедляющей системе. При одинаковых пределах изменения напряжения на замедляющей системе большей крутизной перестройки обладают более высокочастотные ЛОВ. Крутизна перестройки для ЛОВ миллиметрового диапазона составляет десятки мегагерц на вольт, для ЛОВ сантиметрового диапазона — несколько мегагерц на вольт. Выходная мощность Выходная мощность колебаний ЛОВ приблизительно пропорциональна величине напряжения на замедляющей системе и разности между рабочим и пусковым значениями тока электронного пучка:
Обычно выходная мощность излучения ЛОВ составляет от нескольких милливатт до нескольких ватт.
Зависимость мощности ЛОВ от напряжения на замедляющей системе Зависимость мощности излучения от напряжения на замедляющей системе представлена на рисунке. Выходная мощность ЛОВ увеличивается за счёт роста подводимой мощности U0I. Однако после некоторого значения U0 происходит уменьшение выходной мощности, связанное с уменьшением разности между рабочим и пусковым значениями тока электронного пучка (I-I0).  Теоретическая зависимость выходной мощности от напряжения на замедляющей системе показана на рисунке пунктирной линией. Однако реальная зависимость мощности (сплошная линия) имеет гораздо более изрезанный характер. Главной причиной этого является отражение СВЧ-излучения от поглотителя замедляющей системы и устройства для вывода энергии. Степень неравномерности кривой выходной мощности ЛОВ обычно оценивается величиной перепада этой мощности в диапазоне электронной перестройки:
Спектр колебаний Колебания ЛОВ, как и других типов СВЧ генераторов, не являются монохроматическими. Расширение спектральной линии обусловлено случайной модуляцией, являющейся следствием дискретного характера тока электронного луча, эффекта распределения тока луча между отдельными электродами и элементами замедляющей системы, эффекта мерцания катода и других причин. Однако в ЛОВ с магнитной фокусировкой, как и в других СВЧ приборах типа О, также наблюдается значительная периодическая модуляция амплитуды и частоты колебаний. Одной из причин такой модуляции являются релаксационные колебания, возникающие в электронном потоке в области электронной пушки. Также причиной модуляции может являться нестабильность источника питания ЛОВ. Поскольку мощность ЛОВ может очень сильно зависеть от напряжения на замедляющей системе, даже незначительное изменение напряжения может приводить к большой модуляции выходной мощности ЛОВ. КПД Максимальный коэффициент полезного действия не превышает в ЛОВ типа О нескольких процентов. Применение ЛОВ ЛОВ применяются в широкодиапазонных сигнал- и свип-генераторах для радиотехнических измерений и радиоспектроскопии, в основном для генерации терагерцевого излучения, в гетеродинах быстро перестраиваемых приёмников, в задающих генераторах передатчиков с быстрой перестройкой частоты и т. д. 31. Гибридные СВЧ приборы (клистрод, КРВ, твистрон). КРВ (клистроны с распределенным взаимодействием) Гибридные СВЧ приборы. Основные пути улучшения выходных характеристик приборов с комбинированным механизмом модуляции электронного потока.. Клистрон, созданный на основе многозазорных резонаторов, получил название клистрона с распределенным взаимодействием (КРВ) (рис. 3.25,б), а многорезонаторный клистрон с замедляющей системой на выходе был назван твистроном.
Рис. Схемы конструкций твистрона (а) и клистрона с распределенным взаимодействием (б), а также эпюры напряженности продольной составляющей электрического поля Твистрон состоит из клистронного группирователя и секции ЛБВ. Клистронный группироватсль включает в себя входной резонатор 1и не связанные с ним ненагруженные резонаторы2, соединенные запредельными трубами дрейфа3. Секция ЛБВ содержит ЗС5с поглотителем4 в начале системы и выводом энергии6 в ее конце.
КРВ содержит многозазорные резонаторы: входной 7, промежуточный (ненагруженный)8 и выходной9. Многозазорный резонатор фактически является резонансным отрезком ЗС, состоящим из нескольких резонаторов. В твистроне и КРВ обычно используются ЗС типа цепочки связанных резонаторов. Ячейка такой системы - цилиндрический резонатор1, связанный с соседними резонаторами через щели2, расположенные в общих стенках (рис. 8). В центре ЗС имеется пролетный канал3 для электронного луча, взаимодействующего с продольным электрическим полем системы. Электромагнитное поле многозазорного резонатора отличается от поля обычной ЗС тем, что в нем устанавливается стоячая волна, в то время, как в согласованной замедляющей системе - бегущая волна. Рабочим видом колебаний обычно является π-вид, при котором колебания в соседних резонаторах противофазны. Соответственно угол пролета электронов между зазорами тоже должен быть равен π. Широкополосность мощных твистронов составляет 15%. Достоинства твистронов проявляются при выходной мощности более 1 МВт, поэтому их разрабатывают на мощности до 10 МВт с коэффициентом усиления от 30 до 50 дБ и к.п.д. не менее 30%.
Устройство многозазорного резонатора Клистроны с распределенным взаимодействием по широкополосности занимают промежуточное положение между каскадными клистронами и твистронами. В них используют двухзазорные и трехзазорные резонаторы шириной рабочей полосы частот КРВ ~ 10% от средней частоты; их применение позволило увеличить произведение коэффициента усиления на рабочую полосу частот и получить высокий к.п.д., не уступающий по значению к.п.д. каскадных клистронов. Клистрод Клистрод – усилитель с индуктивным выходом (УИВ), известный с начала 40-х годов и сочетающий в себе свойства тетрода и клистрона, получил промышленное значение спустя почти 50 лет благодаря появлению необходимой технологической базы. В последние годы УИВ упрочил свои позиции на рынке телевещания как надежный и высокоэффективный усилитель, способный обеспечить непрерывную мощность до 60 кВт в дециметровом диапазоне волн. Ключевым параметром УИВ, дающим ему преимущество перед другими мощными усилителями, в частности перед телевизионными клистронами, является высокая эффективность преобразования энергии постоянного тока в ВЧ-энергию. Вторым перспективным применением УИВ являются ускорители элементарных частиц, для которых требуются ВЧ-усилители с существенно большей непрерывной мощностью — от нескольких сотен киловатт до 1 МВт. По сравнению с мощными клистронами, которые обычно применяются для возбуждения ускорителей, УИВ обладает следующими преимуществами: - более высоким общим КПД, - возможностью управления мощностью при наибольшей выходной мощности (ненасыщения), - незначительным снижением' КПД при уменьшении выходной мощности.
Использование: в области электронной техники, в частности в СВЧ-приборах гибридного типа триод-клистрон и в мощных усилителях и генераторах СВЧ-колебаний для длинноволнового и средневолнового диапазона СВЧ. Сущность изобретения: в клистроде, содержащем осесимметрично расположенные электроды - анод, катодную систему, коллектор, перфорированный управляющий электрод и внешнюю электродинамическую систему, состоящую из входного и выходного резонаторов цилиндрической формы, в боковых крышках которых выполнены отверстия для пролета многолучевого электронного потока, катодная система выполнена в виде отдельных катодов, группами расположенных на одном радиусе относительно оси прибора, с центрами, которые совпадают с осями пролетных отверстий, выполненных в боковых крышках и в дополнительно введенных в резонаторы центральных электродах, имеющих форму сегментов, соединенных радиально проводящими элементами с общим опорным проводником цилиндрической формы, установленным по оси прибора на одной из боковых крышек каждого резонатора, причем между торцами центральных электродов и обращенными к ним поверхностями электродов образуется двойной высокочастотный зазор.
Рис.4.13. катода. Дополнительная группировка происходит потому, что электроны, прошедшие первый резонатор, приобрели там модуляцию по скорости. Отличается клистрод от триода и тем, что в нем, как в клистроне, существует коллектор, не совпадающий с анодом. Кроме того, в клистроде из-за канала дрейфа уменьшена связь между выходным и входным резонаторами. Поэтому уменьшена вероятность самовозбуждения клистрода. Дополнительная группировка электронов позволяет увеличить коэффициент усиления и КПД прибора по сравнению с триодом. Для клистродов типичны большие, чем в триоде, коэффициенты усиления около 20 дБ. Кроме того, здесь достижимыбольшие мощности. Но из-за того, что угол пролета электронов в зазоре первого резонатора велик, этот прибор, как и триод, годится для усиления только длинноволновых сигналов дециметрового или даже метрового диапазона. Из-за уменьшения обратной связи между резонаторами, разделенными каналом дрейфа, затруднено самовозбуждение клистрода. В связи с этим в клистроде легче получить большие выходные мощности. |
||
|
|
Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 599. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |
пропорциональна квадратному корню из напряжения на замедляющей системе.
, где α и β зависят только от геометрических параметров.
, где k — коэффициент пропорциональности, I — ток электронного луча,I0 — пусковой ток — минимальное значение тока электронного луча, при котором возникает генерация.
В этом приборе входной сигнал подается в зазор резонатора, подключенного между катодом и сеткой, как в СВЧ триоде. Однако, в отличие от триода, в этом приборе перед попаданием на вход второго резонатора электроны движутся в канале дрейфа. Здесь увеличивается, как в клистроне, модуляция по плотности сгустков, которые первоначально сформировались в результате модуляции тока эмиссии с