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

Из рисунка видно, "то пропорциональность между мощностью и ускоряющим напряжением для случая I справедлива только до определенных значений ускоряющего напряжения, после чего рост выходной мощности сигнала замедляется, а затем происходит даже ее уменьшение. В большинстве случаев замедление роста и последующий спад выходной мощности начинается при ускоряющих напряжениях, несколько превышающих рабочие значения.

При выборе оптимальных значений входной мощности указан­ ные явления не наблюдаются. При изменении ускоряющего напря­ жения вследствие изменения нагрузки резонатора лучом изме­ няется КСВН входа клистрона, в результате чего изменяется величина мощности, управляющая электронным лучом. Поэтому для поддержания неизменным уровня мощности, участвующей в уп­ равлении электронным лучом, необходимо изменять величину па­ дающей входной мощности.

Аналитически выходная мощность клистрона при условии ра­ боты катода в режиме пространственного заряда пропорциональ­

Действительно, из соотношения для электронного к .п .д .

По анодным характеристикам, исходя из допустимых измене­ ний выходной мощности, опрег' .-'Немых назначением передатчика, можно найти приемлемую стабильность величины ускоряющего на­ пряжения.

Фазовые характеристики. Для иекоторкх современных пере­ дающих устройств большое значение имеет стабильность фазы вы­ ходных колебаний. К этим передающим устройствам, в частности, относятся передающие устройства радиолокационных станций с се­ лекцией движущихся целей, а тапке станций, использующих внут-

Соотношение (1.8) справедливо для значений параметра группировки X < 2, что соответствует нормальным рабочим усло­ виям клистрона.

Дифференцируя ныранение (1.8) по параметру группировки, получим соотношение для коэффициента преобразования амплитуд­ ной модуляции в фазовую

Для номинального ранима работы усилительного клистрона X = 1,84 Кр определяется соотношением

0 _- А4 .

?Во

■Зависимость КР от изменения входной мощности при раз­ личной настройке резонаторов представлена на рис.5.16. На

этом не рисунке представлена зависимость выходной мощности клистрона от входной при различной настройке резонаторов.

ладанных графиков следует, что наибольшее значенйа коэффи­ циента преобразования имеет место при синхронной настройке резонаторов клистрона.

Нулевое значение Кр наблюдается при входной мощности, соответствующей параметру группировки около трех. При данном значении параметра группировки выходная мощность падает из-за явления перегруппировки электронов.

Таким образом, наименьшее значение Кр имеет место при настройке на максимальную выходную мощность, В этом случае при усилении частотноили фазоыодулированных сигналов, имею­ щих колебания амплитуды, будут минимальные фазовые искажения.

Нагрузочные характеристики. Под нагрузочными характерис­ тиками усилительного клистрона будем полагать зависимость фазы и мощности выходного сигнала от параметров нагрузки (модуля и фазы коэффициента отражения).

Стабильность фазы и мощности выходного сигнала усилитель­ ного клистрона в значительной море определяется величиной и характером высокочастотной нагрузки, достаточно сложное кон­ структивное выполнение трактов СВЧ в радиотехнических систе­ мах заставляет при применении клистронов уделять внимание нагрузочным характеристикам.

В связи с этим рассмотрим влияние активной и реактивной составляющих высокочастотной нагрузки на уход фазы (затягива­ ние фазы) и изменение мощности. Подобный анализ проведем, применяя линейную теорию нагрузочных характеристик, т .е . бу­ дем полагать, что электронная проводимость и переменное высо­ кочастотное напряжение на выходном резонаторе клистрона не

Другой путь уменьшения затягивания фазы заключается в улучшении согласования нагрузки, т .е . в уменьшении коэффи­ циента отражения (КСВН). Для этой цели обычно используются ферритовые вентили, включавшие нанду выходом клистрона и на­

высокочастотной нагрузки можно рассчитать следующим образом. Суммарная высокочастотная мощность, выдалномая а резона­

торе Рк и в нагрузка Ри

Р - Рп +?»--{ и'ьВьп

Поскольку U , (те и &и при принятых предположениях являются постоянными, то можно записать

dp : | U Zd Gr&bii - 2 U *d Сгн ■

Дифференцируя Q» по коэффициенту отражения Г и подстав ляя полученное выражение в формулу

о

получим соотношение, характеризующее изменение мощности в за­ висимости от параметров нагрузки

На рисЛ . 'Р показаны, графики изменения лР в зависямости от изменения КСВН и фазы отраженной волны.

гс

Рио Л .1 5. Графики зависимости изменения выходной мощности от изменения КСВН и фазы отра­

женной волны

Из рисунка видно, что при работе на нагрузку с большим КСВН и неблагоприятной фазой ( Ф -ЗГ ) значительно увеличи­ вается доля отраженной от нагрузки мощности, которая, реосеиваяоь на выводе анергии, приводит к его перегреву и выходу клиотрона из строя. Поэтому при разработке редающей аппара­ туры необходимо принимать меры к обеспечению наименьшего КСВН нагрузки и по возможности предусмотреть элементы регулировки фазы, а при эксплуатации во время профилактических проверок контролировать параметры высокочастотной нагрузки клистрона.

Из соотношения (1,15) следует, что для уменьшения &Р

•нужно увеличивать нагруженную добротность выходного резонато­ ра, т .е , уменьшить авязи о нагрузкой. Однако это не выгодно с точки зрения максимальной отдачи мощности резонатора в на­ грузку.

другой путь уменьшения Ар заключается в хорошем'согла­ совании нагрузки. В идеальном случае при Г = О перепад мощнос­ ти й Р = О.

Для согласования нагрузки используются ферритовые венти­