§ 1.2.3 Генераторы сверхвысоких частот (гсвч)
Начинают применяться при частотах выше 300 МГц.
До 200-400 МГц (возможно и выше) можно было передавать высокочастотную энергию по кабелю, но на более высоких частотах это невозможно ( энергия рассеивается в кабеле из-за активных потерь в медном проводе и диэлектрике (потери на токи смещения и поляризации при распространении магнитного поля). Поэтому приходится транспортировать энергию другим путем, с помощью волноводов. Волновод это труба с круглым или прямоугольным сечением оптимальным только на одной длине волны.
Генератор сверхвысоких частот должен выводить энергию с помощью волноводов. Но чем выше частота сигнала, тем сложнее его усиливать (поднимать его энергетику), поэтому такие генераторы являются маломощными.
Рассмотрим обобщенную структурную схему ГСВЧ:
В генераторах такого типа очень важно устройство согласования – если его нет, то энергия доходит и отражается, не оставаясь в нагрузке.
Так как используются волноводы, перестраиваться генераторы могут только в небольших пределах – у волноводов узкая полоса пропускания.
Регулировка мощности генератора сопряжена с определенными трудностями, связанными с отсутствием простых измерительных приборов для работ на таких частотах.
Из-за потерь в волноводах связанных с их полосой пропускания невозможно гарантировать необходимый уровень выходной мощности при перестройке генератора, для измерения мощности используется аттенюатор (нет других измерительных приборов), но так как генератор перестраивается и меняется мощность на входе в аттенюатор, то для обеспечения достаточной точности измерений перед аттенюатором устанавливают калибратор. На него подается определенная часть энергии, и он показывает пределы опорной мощности (в красном секторе) на входе в аттенюатор, если показания выходят за определенные пределы (сектора), то регулируют мощность генератора. Вышеизложенные действия позволяют гарантировать точность установки выходной мощности ГСВЧ.
Если с модулирующего генератора управлять задающим, то будет меняться частота следования генерируемых импульсов (и их длительность).
В качестве закона модуляции могут применяться АМ, различные виды импульсной модуляции, амплитудная манипуляция (разновидность амплитудной модуляции). Рассмотрим график сигнала при амплитудно-импульсной модуляции (АИМ) (частный случай АМ):
Также возможны: АИМ, АЧМ, АФМ, АФИМ, ФИМ, ЛЧМ…
Особенности ГСВЧ:
Типичные значения мощностей СВЧ генератора лежат в пределах микроватт и милливатт (мкВт и мВт). Усилитель на таких частотах чаще всего применять не нужно, но и в случае потребности сделать его проблематично.
ГСВЧ не имеют большого диапазона перестройки по частоте, так как сложно изменять параметры СВЧ резонаторов.
В качестве генератора сверхвысокой частоты можно использовать клистрон, диод Гана, лавинный диод. Подробно устройства этих приборов изложены в специальных курсах.
Все ГСВЧ имеют объемный резонатор, сопряженный с волноводом в котором происходит обмен энергией между реактивными составляющими (между векторами Е и Н).