37 Особенности генераторных приборов и колебательных систем генераторов свч.

Генерирование и усиление по мощности колебаний на частотах более 300 МГц с применением обычных резонансных цепей и электронных приборов становятся затруднительными из-за ряда факторов:

- междуэлектродные емкости и индуктивности выводов становятся соизмеримы с L и C колебательных контуров;

- в контурах появляются большие потери энергии из-за поверхностного и антенного эффектов;

- паразитные связи между электродами значительно возрастают;

- время пролета электроном междуэлектродного пространства становится соизмеримым с периодом генерируемых колебаний.

Это приводит к уменьшению к.п.д. и нарушению условий баланса фаз и амплитуд в АГ, а также к уменьшению коэффициента усиления, к.п.д. и самовозбуждению в усилителях мощности.

Это привело к разработке колебательных систем в виде объемных резонаторов и отрезков коаксиальных кабелей и электронных приборов, специально предназначенных для работы в диапазоне СВЧ.

В настоящее время для генерирования и усиления по мощности колебаний СВЧ широко используются электронные приборы как вакуумного, так и твердотельного типа.

Вакуумные приборы СВЧ представляют собой функционально завершенные (без источников питания) генераторы и усилители, в которых вакуумный электронный прибор конструктивно объединен с узкополосной или широкополосной колебательной системой. К приборам данного типа относятся:

- пролетные и отражательные клистроны,

- лампы бегущей и обратной волны,

- магнетроны и другие приборы СВЧ.

Твердотельные (полупроводниковые) приборы СВЧ также могут рассматриваться как усилители и генераторы лишь в совокупности с конструктивно обособленными колебательными системами в виде объемных резонаторов, отрезков волноводов или полосковых линий.

К твердотельным приборам СВЧ относятся:

- специальные биполярные и униполярные транзисторы,

- туннельные диоды,

- диоды Ганна,

- лавинно-пролетные диоды и другие приборы.

По характеру энергообмена между электронным потоком и колебательной системой различают приборы с электростатическим и динамическим управлением электронным потоком.

В приборах с электростатическим управлением электронным потоком осуществляется преобразование кинетической энергии электронов в энергию тормозящего электрического поля колебательной системы. К таким приборам относятся транзисторы и диоды СВЧ, вакуумные триоды и тетроды.

Электронные приборы с динамическим управлением электронным потоком, в свою очередь, подразделяются на

- приборы типа «О» с линейным электронным потоком в продольном электрическом поле и

• типа "М" с кольцевым электронным потоком в скрещенных электрическом и магнитном полях.

В электронных приборах типа "О" осуществляется преобразование кинетической энергии электронов в энергию электромагнитной волны (или СВЧ поля) в результате торможения электронов электрической составляющей электромагнитной волны. Магнитное поле в таких приборах используется только для фокусировки электронного потока.

В электронных приборах типа "М" в энергию СВЧ поля переходит потенциальная энергия электронов, движущихся в скрещенных (взаимно перпендикулярных) электрическом и магнитном полях

Генераторы на твердотельных приборах, подразделяются на

- генераторы с внешней обратной связью (на транзисторах) и

- с внутренней обратной связью (на диодах СВЧ).

По уровню мощности различают генераторы и усилители малой, средней и большой мощности.

Маломощные генераторы применяются в радиоэлектронной аппаратуре в качестве гетеродинов приемников и задающих генераторов передатчиков.

Маломощные усилители характеризуются

- диапазоном усиливаемых частот,

- шириной полосы пропускания,

- коэффициентом шума,

- коэффициентом усиления по мощности и

- величиной выходной мощности.

Для усилителей и генераторов средней и большой мощности используются те же параметры, что и для маломощных, за исключением коэффициента шума. Экономичность данных приборов оценивается по величине к.п.д. Усилители и генераторы средней и большой мощности применяются в радиопередающих устройствах ретрансляторов и РЛС.