книги из ГПНТБ / Капышев, В. И. Радиопередающие устройства сверхвысоких частот [учеб. пособие]

99

Для улучшения согласования в передающих устройствах'

Шн # /

При использовании магнетронов, особенно перестраивае­ мых, возникают специфические трудности, если между маг­ нетроном и нагрузкой включена линия большой длины (неско­ лько десятков длин волн), В этих условиях могут воз­ никать скачкообразные изменения частоты, при которых вид колебания не изменяется, а рабочая точка переска­ кивает из одного положения в другое в ^пределах нагру-

100

вечных характеристик» При наличии таких скачков часто­ ты не удается перекрыть весь требуемый диапазон без про­ валов перемещением органов настройки магнетрона.

Зависимость генерируемой частоты от положения ме­ ханизма перестройки при рассогласовании линии и нагруз^- ни при малой (а/) и большой (б) длинах передающей линии изображена на рис. 3.13.

4 /

------------- ------------

Рис. 3 .1 3 . Зависимость частоты от перемещения поршня настройки магнетрона

При наличии передающей линии значительной длины имеют место скачкообразные изменения частоты, неодно­ значная зависимость частоты от положения органов пе­ рестройки.

Зависимость фазы коэффициента отражения передаю­ щей линии от частоты определяется соотношением

(.3.27)

где % - фаза, определяемая нагрузкой;

<? - длина передающей линии, которая являе{- ся линейной функцией частоты.

Угол наклона этой лянки характеризуется' выражением

€

= axolg. д а

из которого следует, что с увеличением длины линии угол наклона уменьшается.

Графическое решение уравнений (3.22) и (3.27) , представленное на рис, 3 .14, иллюстрирует влияние дли­ ны передающей линии на генерируемую магнетроном часто­ ту.

Рис. 3 .14 . Влияние длины передающей линии на генерируемую магнетроном частоту

Если длина линии велика, то возможно наличие' трех точек пересечения, что говорит о неоднозначности в опре­ делении частоты. Изменение положения органа перестрой­ ки магнетрона приводит к изменению средней частоты магнетрона Jo , т .е . к перемещению кривой затягива­ ния параллельно самой себе вниз или вверх.

линии с нагрузкой; в) применением ферритовых венти­ лей. ,

102

4, Модуляция магнетронных генераторов

В магнетронных генераторах возможно осуществле­ ние различных видов модуляции: амплитудной, фазовой, частотной и импульсной. Наиболее широкое распростране ние получила импульсная модуляция.

Амплитудная модуляция, которая может быть осу­ ществлена изменением анодного напряжения в соответ­ ствии с формой передаваемого сигнала, неизбежно при­ водит к нежелательной частотной модуляции. Глубина амплитудной модуляции не может быть получена значи­ тельной, так как диапазон изменения анодного напря­ жения в сильной степени ограничен появлением "скач­ ков" видов колебаний, приводящих к резкому измене­ нию частоты, мощности и к .п .д . генератора. По этой причине амплитудная модуляция магнетронных генера­ торов в настоящее время имеет ограниченное применение

Частотная модуляция в магнетронных генераторах в начале своего применения осуществлялась изменени­ ем анодного напряжения, иднако нелинейность модуля­ ционной характеристики, а также неустойчивость рабо­ ты ограничивают этот метод.

Частотную модуляцию с линейной модуляционной характеристикой при значительной девиации частоты можно осуществить введением в колебательную систему магнетрона модулированного электронного потока,

Импу." - зя модуляция магнетрона осуществляется подачей отрицательного модулирующего импудьса на ка­ тод магнетрона. Получение импульсов нужной длитель­ ности и формы, необходимых для модуляции магнетронаг происходит в импульсном модуляторе, включающем в ее-

ш з

бя формирующие цепи ( длинные линии, блокинг-гене- раторы, мультивибраторы и т.дО » Формирование им­ пульса может также осуществляться непосредственно в мощном модуляторе или в подмодуляторе с последу­ ющим усилением сформированных импульсов.

Выясним основные требования, которые предъяв­ ляются, к форме модулирующего напряжения, подавае­ мого на магнетрон.

Для нормальной работы магнетрона необходимо, чтобы скорость нарастания модулирующего напряжения на фронте импульса лежала в определенных пределах. При малой скорости нарастания модулирующего напря­ жения в магнетроне могут возбудиться нежелательные низковольтные виды колебаний (рис. '3,8 ), а при чрезмерно большой скорости - также нежелательные виды колебаний, пороговое напряжение которых выше, чем у основного противофазного вида (в и д а ^ ).

Для выяснения причин этого обратимся к рис.

3.8 , 3 .1 5 ,3 .1 6 , на которых показаны рабочие харак­ теристики для рсновного и нежелательных видов ко­ лебаний, соответствующих одной -и той же величине магнитного поля. Прямая ММ на этих рисунках яв­ ляется нагрузочной характеристикой модулятора.

Из соотношения (3.16) и рис. 3. в следует, что при заданной напряженности магнитного поля значение порогового напряжения зависит от номера вида коле­ баний.

105

все время, пока действует импульс, или же при дальнейшем увеличении напряжения скачкообразно переходит на генерирование основного вида колебаний. Первому слу­ чаю соответствует положение рабочей точки, отмеченное точкой 2 , а второму точкой - I. Точки I, и 2 являются точками пересечения динамических характеристик основ­ ного и низковольтного видов с нагрузочной характерис­ тикой модулятора MSI,

Чтобы уменьшить возможность возникновения неже­ лательного вида колебаний, необходимо увеличить кру­ тизну фронта импульса модулирующего напряжения до ве­ личины, при которой область порогового напряжения не­ желательного вида колебаний будет проходить за время, недостаточное для возбуждения этого вида колебаний.

При очень крутом фронте модулирующего импульса иногда наблюдается возбуждение нежелательного вида колебаний, имеющего более высокое пороговое напряже­

рость нарастания напряжения приводит к тому, что об­ ласть возбуждения основного вида колебаний проходитоя за время, недостаточное для возбуждения этого вида колебаний, а при дальнейшем увеличении напряжения мо­ жет возбудиться нежелательный вид колебания или поя­ виться так называемый пропуск импульса, когда в тече­ ние модулирующего импульса не возбуждается никаких высокочастотных колебаний. Переход на возбуждение не­ желательных видов колебаний очень часто сопровождает­ ся "искрением" магнетрона.

Во время спада импульса анодного напряжения имеют место те же явления, но в обратном порядке.

Генерирование нежелательных колебаний во время фронта и спада импульса, несмотря на то что мощность

108 ■ГЛАВА 1У

УСИЛИТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ НА Ш1АТИН0ТР0НАХ

I . Общие замечания

Илатинотрон представляет собой СВЧ прибор магнетронного типа. Взаимодействие электронного потока, создаваемого цилин­ дрическим катодом,с высокочастотным полем кольцевой замедля­ ющей системы, как и в магнетроне, происходит в окрещенных поотоянном электрическом и магнитном полях. В платинотроне происходит взаимодействие обратной волны с замкнутым электронншд потоком. В отличие от магнетрона заиедлявщая система в платинотроне, состоящая также из серии, расположенных по окруж­ ности резонаторов, не образует замкнутую резонансную систему, так как в одном месте система связок, соединяющих резонаторы, разрывается,. образуя входное и выходное устройства. С помощью этих устройств замедляющая система согласуется с передающими линиями, служащими для связи платно 1$она о возбудителем и внешней нагрузкой.

Отдельные секции-резонаторы, образующие колебательную, систему магнетрона и замедляющую систему платно трона являют­ ся широкополосными элементами, однако в магнетронах эта широкополосность не реализуется, так как для замкнутой сис­ темы магнетрона на каждом из видов колебаний должно уклады­ ваться по ее приметру целое число волн, Разомкнутая замедля­ ющая сиотемз платинотрона обладает свойствами широкополосного фильтра, что и обусловливает широкополосность платинотрона как электронного прибора.

Физически это означает, что в замедляющей системе плати­ нотрона отсутствуют отражения от входного и выходного концов (ввиду их согласования), не образуются стоячие волЕЫ(как это имело место в магнетроне) и отсутствуют связанные с ними резонансные частоты.

На p n c .i.I схематически показано различие колебательных сдстем магнетрона и платинотрона.