5.6. Платинотрон

Общие сведения. Устройство платинотрона показано на Рис. 5.14.

П латинотрон, подобно магне­трону, имеет цилиндри­ческий катод 1, параллельно оси которого направлено маг­нитное поле. В отличие от маг­нетрона, замедляющая система 2 платинотрона является разомкнутой, т.е. имеет два вывода 4 и 5, как и в усилите­лях на ЛОВМ. Выступы за­мед­ляющей системы через один (как и в магнетроне) со­единены связками 3. Разрыв связок обеспечивает необ­ходи­мую разомкнутость системы.

Принцип работы. Взаимодействие электронов с СВЧ полем в платинотроне происходит на обратной пространственное гармонике. что делает платинотрон похожим с одной стороны на магнетрон (зам­кнутый электронный поток), с другой - на ЛОВМ (разомкнутая за­медляющая система и рабочая обратная пространственная гармо­ника). Платинотрон может быть как усилителем, так и генератором СВЧ колебаний большой мощности. Усилительный платинотрон на­зывается амплитроном, генераторный - стабилотроном.

Амплитрон. Если к концу 5 замедляющей системы платинотрона подвести входной сигнал, то в замедляющей системе по­явится СВЧ поле, которое начнет взаимодействовать с электрона­ми. При выполнении условий синхронизма в пространстве взаимо­действия образуются спицы пространственного заряда, которые, вращаясь вокруг катода, проходят к началу (входу) замедляющей системы. Для того, чтобы они могли двигаться в максимуме тор­мозящего поля, необходимо, как ив магнетроне, выполнение усло­вия цикличности (5.26). Число резонаторов должно быть, однако, нечетным, чтобы амплитрон не мог работать в режиме генерации колебаний π-вида, подобно магнетрону.

Особенностью амплитрона является то, что устойчивые спи­цы объёмного заряда образуются, начиная с некоторого порогового уровня мощности входного сигнала, и далее выходная мощность амплитрона практически не зависит от входной, т.е. амплитрон все­гда работает в режиме насыщения, подобно генератору с внешним возбуждением. Чтобы повысить выходную мощность платинотрона, необходимо увеличить мощность , затрачиваемую на создание элек­тронного потока в пространстве взаимодействия (Рис. 5.15).

П араметры и характеристики. Амплитудная характерис­тика амплитрона показана на Рис. 5.15.

Выходная мощность амплитрона ограничивается эмиссионной способностью катода и допустимой мощностью замедляющей си­стемы. В непрерывном режиме она может достигать 500 кВт, в импульсном - 10 МВт. КПД отдельных мощных приборов достига­ет 85%. Амплитрон отличается высокой фазовой стабильностью по сравнению с другими мощными усилительными приборами и на­шел применение в мощных оконечных каскадах усилителей РЛС.

Стабилотрон - генератор высокостабильных по частоте ко­лебаний, выполненный на основе амплитрона. Схема устройства стабилотрона показана на Рис. 5.16. На выходе амплитрона 3 рас­положены отражатель-фазовращатель 4 и нагрузка 5. К входу при­соединены высокодобротный резонатор 2 и поглотитель 1.

Если на выходе амплитрона появился шумовой сигнал, то часть его отразится от фазовращателя 4 и начнет двигаться обратно прак­тически без затухания к резонатору 2. Часть пришедшей энергии отразится от резонатора, пойдет к входу амплитрона, усилится в нем, вернется к фазовращателю, снова отразится и т.д., появится цепь обратной связи. При выполнении баланса фаз и амплитуд в приборе устанавливается стационарный режим.

Основным элементом, стабилизирующим частоту автоколе­баний, является высокодобротный резонатор, на собственной час­тоте которого необходимо выполнять баланс фаз. Частота изменя­ется перестройкой резонатора с одновременной подстройкой фа­зовращателя.

По сравнению с магнетроном стабилотрон имеет при той же мощности более высокую стабильность частоты и меньше зави­сит от условий работы (нагрузка, анодный ток и др.).