1.3. Классификация электронных приборов свч

В настоящее время разработано много электронных приборов СВЧ, отличающихся как принципом действия, так и областью при­менения. На рис. 1.1 приведена наиболее общая их классификация, основанная на принципе действия (взаимодействии электромагнит­ного поля с потоком электронов).

Рис. 1.1. Классификация электронных приборов СВЧ

Электронные приборы СВЧ диапазона по типу управления элек­тронным потоком разделяются на приборы с электростатическим и динамически! управлением. В приборах с электростатическим управлением выделяют триоды и тетроды, в приборах с динами­ческим управлением по характеру энергообмена выделяют прибо­ры типа О, типа М и гиротроны. В приборах типа О происходит преобразование кинетической энергии электронов в энергию СВЧ поля в результате торможения электронов этим полем. К прибо­рам типа О относятся клистроны, лампы бегущей и лампы обрат­ной волны типа О (ЛБВО, ЛОВО).

В приборах типа М в энергию СВЧ поля переходит потенциальная энергия электронов, смещающихся в результате многократного торможения и разгона от катода к аноду. Средняя кинетиче­ская энергия при этом остается постоянной. К приборам типа М относятся магнетрон, митрон, платинотрон, лампы бегущей и об­ратной волны типа М.

В гиротронах (приборах на циклотронном резонансе) использу­ется резонансное взаимодействие винтового электронного потока с электрическим полем незамедленной электромагнитной волны.

По продолжительности взаимодействия с СВЧ полем приборы подразделяются на приборы с кратковременным (прерывным) и дли­тельным (непрерывным) взаимодействием с электронным потоком.

К приборам с кратковременным взаимодействием относятся клистроны, к приборам с длительным взаимодействием - ЛБВО, ЛОВО, ЛБВМ, ЛОВМ, магнетрон, митрон и платинотрон.

В полупроводниковых приборах СВЧ выделяется группа дио­дов с отрицательным сопротивлением и группа СВЧ транзисторов.

1.4. Основные параметры приборов свч

К основным параметрам обычно относят коэффициент усиления, выходную мощность, КПД, полосу пропускания, шумовые характери­стики – для усилителей и выходную мощность, КПД, диапазон пере­стройки, характеристики стабильности – для генераторов.

Коэффициентом усиления называется отношение выход­ной мощности к входной . Обычно эту величину определяют в децибелах:

(1.1)

Ширина полосы пропускания Δf определяется добротностью резонаторов для резонансных усилителей и полосой пропускания замедляющей системы, согласованной с внешними линиями передачи, для нерезонансных усилителей. Обычно ширина полосы пропускания измеряется по уровню половинного значения выходной мощности от максимального значения в полосе пропускания. Она может быть указана также в процентах, т.е. , где f – средняя частота полосы пропускания.

Коэффициент полезного действия определяется как отно­шение выходной мощности к суммарной потребляемой мощности (включая мощность накала катода):

(1.2)

Часто используется также понятие электронного КПД , равного отношению мощности, отдаваемой электронным пучком полю СВЧ, к мощности источника питания прибора.

Коэффициент шума показывает, во сколько раз отношение мощностей сигнала и шума на выходе усилителя меньше этого же отношения на его входе, т.е.:

(1.3)

Для характеристики шумов используют также понятие шу­мовой температуры :

(1.4)

Диапазон перестройки генератора характеризуется коэф­фициентом перекрытия:

(1.5)

где и – максимальная и минимальная генерируемая частоты.

Для автогенераторов СВЧ важны характеристики частоты и амплитуды колебаний. Нестабильные колебания можно представить как колебания с изменяющимися амплитудой и частотой:

(1.6)

где и – относительные флуктуации амплитуды частоты, а и – средние значения амплитуды и частоты.

В качестве основных параметров, характеризующих шумовые свойства автогенераторов, принимают спектральную плотность флуктуации амплитуды и частоты , определяемые приближенными выражениями:

(1.7)

где и – средние квадраты относительной флуктуации амплитуды и частоты, измеренные в полосе частот , – расстояние между боковой частотой модуляции и средней частотой. Обычно принимают равной 1 кГц или 1 Гц.

Долговечность работы приборов определяется в часах.

Т Е М А 2