2.5.9 Амплитрон

Амплитрон является перспективным электронным прибором СВЧ, который в настоящее время широко используется в пере­дающих устройствах РЛС и других радиотехнических системах. Колебательная система амплитрона подобна колебательной сис­теме магнетрона лопаточного типа с сильной связью между от­дельными резонаторами. Но в отличие от магнетрона число ре­зонаторов нечетное, а колебательная система разомкнутая, согла­сованная со стороны входа и выхода.

Амплитрон характеризуется высоким КПД (60—70%), боль­шими уровнями выходной мощности (единицы мегаватт в им­пульсном режиме на сантиметровых волнах) и широкополосностью.

Полоса пропускания составляет 10% от средней частоты без ка­кой-либо перестройки. Амплитрон обладает направленными свой­ствами. В направлении от входа к выходу он усиливает сигнал, а в другом направлении (от выхода ко входу) — нет ни усиления, ни ослабления высокочастотного колебания. Направленные свой­ства амплитрона позволяют значительно облегчить условия работы антенного переключателя в импульсных РЛС, использующих одну антенну для передачи и приема сигналов.

При использовании амплитрона антенный переключатель можно включить не в тракт значительной мощности, а в сравни­тельно маломощный тракт.

Амплитрон обеспечивает высокую стабильность фазы усили­ваемых колебаний. Благодаря этому амплитрон целесообразно использовать в когерентно-импульсных РЛС, в передатчиках ши­рокополосных сигналов, где требуется высокая стабильность час­тоты и фазы колебаний.

Амплитрон весьма удобен для наращивания мощности коле­баний СВЧ. Для этого несколько амплитронов включается последовательно или параллельно. При параллельном включении амплитроны работают от одного возбудителя.

Обеспечив передачу части энергии с выхода на вход с помощью дополнительных внешних элементов, при определенных условиях можно обеспечить самовозбуждение.

Амплитрон, используемый в качестве автогенератора, назы­вается стабилитроном. Стабилитроны могут применяться в каче­стве мощных высокостабильных возбудителей дециметрового и сантиметрового диапазонов.

2.5.10 Управление колебаниями высокой частоты

Для передачи информации с помощью высокочастотных коле­баний необходимо изменять в соответствии с полезным сообщением один или несколько параметров этих колебаний. Процесс измене­ния (управления) параметров высокочастотных колебаний назы­вается модуляцией.

Высокочастотное колебание, несущее полезную информацию, характеризуется амплитудой, частотой и начальной фазой. В за­висимости от того, какой из указанных выше параметров изме­няется, различают амплитудную, частотную и фазовую модуляцию.

В настоящее время в большинстве РЛС используется импульс­ный режим. Радиопередающие устройства этих РЛС формируют кратковременные импульсы высокочастотных колебаний, разде­ленные между собой сравнительно длинными паузами. В этом случае модуляция называется импульсной. В импульсном модуля­торе энергия первичного источника сравнительно небольшой мощ­ности в течение длительного времени накапливается в накопителе, а затем под воздействием импульса синхронизатора она в корот­кое время отдается в виде импульса большой мощности. На рис. 2.52 приведена схема импульсного модулятора с накопителем энергии в виде искусственной линии.

При включении источника постоянного напряжения Е_а проис­ходит заряд искусственной линии по цепи: плюс источника, за­рядный дроссель Д_р, диод Л₁, конденсаторы искусственной ли­нии, первичная обмотка импульсного трансформатора ИТ, минус источника (корпус).

В процессе медленного заряда конденсаторов искусственной линии ее индуктивностью можно пренебречь. Благодаря заряд­ному дросселю конденсаторы линии заряжаются почти до удвоен­ного напряжения источника Е_а (рис. 2.52,б). Это объясняется тем, что когда конденсаторы искусственной линии зарядятся до напряжения источника, то зарядный ток должен исчезнуть. Однако уменьшение тока вызовет в зарядном дросселе ЭДС самоиндукции, стремящуюся поддержать уменьшающийся ток. Благодаря этому ЭДС самоиндукции и источника складываются и конденсаторы линии продолжают заряжаться почти до двойного напряжения источника.

Когда напряжение на линии достигает максимального значе­ния, на сетку тиратрона подается положительный импульс U_a от синхронизатора. Тиратрон зажигается, и искусственная линия разряжается через тиратрон и первичную обмотку импульсного трансформатора.

Сопротивление генератора, пересчитанное в первичную обмотку импульсного трансформатора, равно волновому сопротивлению искусственной линии. Поэтому амплитуда импульса напряжения па первичной обмотке трансформатора равна половина напряже­ния, до

которого зарядилась линия. Длительность же импульса определяется временем разряда искусственной линии.

Со вторичной обмотки импульсного трансформатора напряже­ние подается на генератор СВЧ. После разряда искусственной линии напряжение на аноде тиратрона становится равным нулю и тиратрон гаснет. Далее описанный процесс периодически повто­ряется.

В РЛС иногда возникает необходимость изменения частоты повторения зондирующих сигналов (например, для борьбы с так называемыми «слепыми» скоростями целей). При этом если не принять специальных мер, то в модуляторе амплитуда модули­рующих (выходных) импульсов будет и меняться. Для устранения этого недостатка в цепь заряда последовательно с зарядным дрос­селем включается диод Л₁. В этом случае после достижения на­пряжением на линии максимального значения диод предотвращает дальнейший обмен энергией между линией и источником питания.

Поэтому благодаря диоду Л₁ напряжение на линии имеет максимальное значение до прихода импульса запуска U_n.

Рассмотренная схема позволяет получить большую амплитуду модулируемого импульса и высокий КПД.