книги из ГПНТБ / Басалов Ф.А. Некоторые вопросы техники сверхвысоких частот [конспект лекций]

отметить, что конструирование перестраиваемых магнетронов

О с н о в н ы е с п о с о б ы

1. Использование настраивающего кольца (рис. 53). Путем п ремещения кольца, помещенного над щелями, изменяется эквивалентная’емкость колебательной системы и, следовательно, частота.

Если это кольцо поместить над отверстиями, то оно будет влиять на эквивалентную индуктивность колебательной системы.

2. Использование плунжеров, вводимых в отверстия резон торов (рис. 54). Путем перемещения плунжеров осуществляется' изменение индуктивности.

50

(й

Причем, чем больше значение В, тем выше располагается линия В — const. Объясняется это тем, что для выполнения условия синхронизации средняя переносная скорость движения электронов не должна изменяться, т. е.

___ = const .

— Гк) В

Поэтому при увеличении В нужно примерно пропопорционально увеличивать анодное напряжение t/a.

На практике выбранное значение магнитной индукции В обычно не изменяется, изменяется только анодное напряжение Да.

вольтамперная характеристика магнетрона имеет два резко

52

магнетрон не генерирует колебаний, его дифференциальное сопротивление велико. На участке II (£/а > £/ав) магнетрон генери­ рует колебания, и его дифференциальное сопротивление, кото­ рое приближенно может быть найдено как

_ _ А*/а д/. ’

мало. Так как участок II очень пологий, то при незначительном изменении и я будет наблюдаться значительное изменение /а. Поэтому на практике режим работы магнетрона контролируют обычно по анодному току /а.

Кроме дифференциального сопротивления, по вольтамперной характеристике определяют сопротивление магнетрона постоян­ ному (импульсному) току

где и ян и /ан— номинальные (рабочие) значения анодного напряже­

ные параметры магнетрона. Например, при анодном напряжении

а дифференциальное сопротивление генерирующего магнетрона

Д£7а

ГГ= А/. = 67 ом.

53

Рабочие характеристики снимаются в ограниченной области анодных напряжений и токов. Причины этого приведены на рис. 55.

10. Нагрузочные характеристики магнетрона

Нагрузочные характеристики магнетрона представляют собой зависимости полезной мощности и частоты от нагрузки при неизменном режиме.

=const) в значительной степени зависят от внешней нагрузки, на

54-

Модуль коэффициента отражения легко определить, ' измерив коэффициент стоячей волны в линии кс

Фаза коэффициента отражения определяется путем измерения расстояния I от начала линии до первого минимума

о

55

Таким образом, для уменьшения изменения мощности н частоты необходимо добиваться неизменной нагрузки на магнет­ рон. До недавнего времени это требование было практически неосуществимым в станциях с вращающейся антенной. В последнее время это требование выполняют путем постановки между магнетроном и линией передачи волноводно-ферритового вентиля, устройство которого было рассмотрено выше (§ 1).

§ 6. ИМПУЛЬСНЫЕ МОДУЛЯТОРЫ ГЕНЕРАТОРОВ СВЧ

Мощные генераторы СВЧ (триодные генераторы и магнетро­ ны) составляют основу передатчика любой радиотехнической станции. В настоящее время широкое распространение получил импульсный способ работы передатчиков, при котором генера-

I

Рис. 60.

тор СВЧ в течение коротких промежутков времени tK, разде­ ленных большими временными интервалами (7'— /„), вырабаты­ вает мощные колебания сверхвысокой частоты (рис. 60). Импульсная работа передатчиков используется в радиолокации, радиотелеуправлении, радионавигации и других практических применениях радиоэлектроники.

Для обеспечения импульсной работы (импульсной модуляции) генераторов СВЧ используются импульсные модуляторы. Модулирующие видеоимпульсы, вырабатываемые импульсными модуляторами, подаются на анод генератора СВЧ, т. е. осу­ ществляется анодная импульсная модуляция (в случае триодных генераторов СВЧ может осуществляться и сеточная импульсная модуляция, но, вследствие своих недостатков, она применяется редко). Следовательно, импульсный модулятор является источ­ ником анодного питания генератора СВЧ в течение действия модулирующего импульса.

Учитывая сказанное выше, блок-схема импульсного пере­ датчика может быть изображена в следующем виде (рис. 61). Подмодулятор предназначен для управления работой модуля­ тора, являющегося мощным генератором модулирующих импульсов. Запуск передатчика осуществляется от общего для всей радиотехнической станции синхронизатора для согласования во времени работы передатчика с работой других устройств станции.

5 6

ления дальности до цели, улучшается разрешающая способность станции и т. д. Очевидно, что форма импульса передатчика (генератора СВЧ) определяется формой модулирующего импуль­ са. Кроме того- в случае магнетронного генератора СВЧ, как

1.Основные элементы импульсных модуляторов

Вимпульсных передатчиках при большой мощности в импульсе Р„ применяются сравнительно маломощные источники питания. При этом работа происходит следующим образом. Во

—накопитель энергии;

—коммутирующий . прибор, попеременно подключающий накопитель энергии к источнику питания (на время между импульсами) и к генератору СВЧ (на время генерирования

(разомкнутая линия) или катушке индуктивности (замкнутая линия). Применение индуктивных накопителей энергетически невыгодно, поэтому в импульсных модуляторах используются преимущественно емкостные накопители.

Емкостные накопители энергии могут работать в двух ре­ жимах:

57

незначительная часть накопленной им энергии отдается в течение импульса на питание генератора СВЧ.

Поясним эти режимы с помощью упрощенной эквивалентной схемы импульсного модулятора (рис. 62). На этой схеме Сп — накопительный конденсатор, К — ключ (коммутирующий при­ бор), £„ источник питания, Rr — сопротивление генератора

Рис. 62.

СВЧ, R3 — зарядное сопротивление. Режим полного разряда иллюстрируется графиками, приведенными на рис. 63. Завремя между импульсами ( Т — tu) накопительный конденсатор С„ заря­ жается до напряжения UCma^ E „ . После этого коммутирующий

прибор К замыкается и происходит разряд Сн через Rr. Затем коммутирующий прибор размыкается, и работа повторяется.

Параметры схемы подобраны так, что выполняется соотно­ шение

ьразр ^ Чар-

Как видим, в этом случае форма модулирующего импульса далека от прямоугольной.

58

Модулирующий импульс, по форме более близкий к прямо­ угольной, можно получить в этой схеме (рис. 62), если исполь­ зовать режим .частичного разряда накопительного конденсатора С„. Этот случай иллюстрируется графиками, приведенными на рис. 64. Здесь коммутирующий прибор замыкается так же, когда напряжение на Си достигнет значения UCmax^ E u, но размыкает­

ся не после полного разряда С„, а по истечении времени tu. Параметры схемы подобраны так, что выполняется соотношение

At хС тр озр *

В этом случае форма модулирующего импульса близка к пря­ моугольной. Вследствие указанного достоинства режим частич­ ного разряда накопительного конденсатора широко используется

Рис. 64.

на практике. Следует указать, что и режим полного разряда также широко используется на практике, но при этом простой емкостной накопитель в виде конденсатора не. может быть применен по рассмотренной нами причине; в качестве накопителя используется разомкнутая искусственная длинная линия, которая одновременно является накопителем и формирующим элементом

здесь определяется временем полного разряда Сн. В таких условиях в качестве коммутирующих приборов могут быть применены ионные приборы (тиратроны, вращающиеся искро­ вые разрядники и т. д.).

При частичном разряде накопителя от коммутирующего при-

.бора требуется работа как на замыкание, так и на размыкание

59