книги / Основы применения электронных приборов сверхвысоких частот

метров (изменением накала, напряжений на электро­ дах, температуры баллона и т. п.). Для осуществления этого метода необходимо быть убежденным, что -вводи­ мые изменения режимов и условий работы прибора не оказывают влияния на другие элементы схем, а также необходимо строгое знание количественной зависимости параметров ламп от вводимого режима или измененных условий работы.

Рис. 7.33. График построения оценочных прямых для определения взаимозаменяемости приборов.

В ряде случаев применение этого метода требует некоторых переделок -в аппаратуре (введение переход­ ных колодок, дополнительных -регулировок, подключе­ ние измерительных приборов), что не должно оказывать влияния на выходные параметры аппаратуры.

Приведенный статистический метод является все же достаточно слож-ным и трудоемким. Поэтому для про­ стейшей оценки (прикидки) взаимозаменяемости при­ боров СВЧ может быть использован упрощенный спо­ соб, состоящий в рассмотрении:

—.степени совпадения допусков на выходные пара­ метры аппаратуры с нормами на параметры приборов;

—обеспеченности сопряжения приборов СВЧ при совместной .работе по электрическим характеристикам;

370

АравйлЬйостй допусков в Аппаратуре для устано­ вочных размеров приборов;

— наличия запасов в регулировках, имеющихся в ап­ паратуре и обеспечивающих компенсацию изменений параметров приборов от одного экземпляра к другому или в течение срока службы.

Таким образом, для оценки взаимозаменяемости при­ боров СВЧ в аппаратуре необходимо контролировать допуски на установочные размеры и производить изме­ рение и оценку некоторых электрических режимов и па­ раметров, которые ниже рассматриваются применитель­

значения анодного напряжения по техническим усло­ виям на магнетрон.

Запас по мощности модуляторного устройства опре­ деляется соотношением

нетрон;

Р& mm» т)мин — нормы на минимальное значение отдава­ емой мощности и к. п. д. по ТУ на магне­ трон.

Коэффициент запаса по диапазошу частот генери­ руемых .колебаний может быть определен по данным расчета путем определения минимальных н максималь­ ных значений частоты магнетрона / Мшт и / макс и сопо­ ставления этих данных с допусками та изменение ча­ стоты передающего устройства /минпер и / макспор.

Коэффициент запаса по частоте должен удовлетво­ рять условию'

ГД6 /макс — /омакс /мни = / омпн ~Ь °>

тт

о = ш — ^ 7 ^— —величина, определяемая по

значениям dfjdqi (температурному коэффициен­ ту частоты, электронному смещению частоты, затягиванию частоты и допустимому уходу частоты в течение срока службы), согласно техническим .условиям на магнетрон, а также путем измерения или оценки по технической документации на аппаратуру значений Aqi (предельно возможных изменений температуры,

. анодного тока, КСВ и др.).

Следует отметить, что для аппаратуры с фиксиро­ ванной настройкой частоты

где А/ — полоса пропускания приемника.

Для аппаратуры с автоматической подстройкой ча­ стоты должно выполняться условие

где Д/АПЧ — полоса частот захвата системы АПЧ.

В ряде случаев для оценки взаимозаменяемости маг­ нетронов в аппаратуре приходится прибегать к рас­ смотрению других параметров, например: минимальных и максимальных значений отдаваемой мощности, ста­ бильности частоты от импульса к импульсу, устойчи­ вости к искрениям и пропускам и т. п.

372

Для оценки взаимозаменяемости отражательных клистронов, используемых -в качестве гетеродина, необ­ ходим контроль следующих параметров *и режимов:

—пределов регулирования напряжения на отра­ жателе;

—величины мощности, подводимой к смесителю;

—коэффициента запаса по частоте.

В аппаратуре регулировка напряжения на отража­ теле должна обеспечивать настройку клистрона на оп-

Рис. 7.34. Область изменения напряжения на отра­ жателе от частоты согласно техническим условиям на клистроны.

тимальную точку области генерации при -изменении ча­ стоты и от одного экземпляра клистрона к другому, в соответствии с допуском, указанным в технических условиях (.рис. 7.34). В .некоторых случаях имеется не­ обходимость контроля амплитуды напряжения, созда­ ваемого схемой АПЧ в режиме поиска, которая должна соответствовать ширине области генерации клистрона и в то же .время ие превышать значений, при которых-воз­ можны захваты АПЧ в смежных областях генерации.

Величина мощности, -подаваемая к кристаллическо­ му детектору от гетеродина, может быть оценена -путем непосредственного измерения мощности в месте присое­ динения кристалла или косвенным способом по величи­ не тока кристалла. Обычно допустимые значения токов

373

кристаллических детекторов задаются на аппаратуру. Регулировка связи гетеродин — кристаллический смеси­ тель должна обеспечивать регулирование тока кристал­ лического детектора в заданных пределах.

Коэффициент запаса по частоте отражательного кли­ строна должен удовлетворять условию

Взаимозаменяемость ЛБВ может быть оценена путем измерения пределов регулировки питающих напряжений,

374

предусмотренных в аппаратуре, и сопоставления их с допусками ТУ на лампы. Кроме того, для маломощных ЛБВ необходимо рассмотреть, насколько выполняется условие

Д&шловдопустимое увеличение коэффициента Шума

кристаллического детектора в течение срока службы.

Аналитическим способом может быть произведена оценка -взаимозаменяемости других приборов СВЧ, для

375

чего необходимо выбрать параметры, определяющие ра­ ботоспособность приборов в аппаратуре, и сопоставить их значения с допусками на аппаратуру. Конечно, при упрощенной оценке взаимозаменяемости приборов коли­ чественный показатель надежности не может быть вы­ числен. Однако рассмотренные упрощенные приемы оценки взаимозаменяемости позволяют исключить гру­ бые промахи в применении приборов.

7.5. ПУТИ РАСШИРЕНИЯ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ СВЧ И ОБЩАЯ ОЦЕНКА

ПРАВИЛЬНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИХ В АППАРАТУРЕ

Развитие радиоэлектроники, .в том числе техники сверхвысоких частот, тесно связано с появлением новых видов электронных приборов СВЧ. Положительная оценка и широкое признание того или иного прибора зависит от его возможностей для различных примене­ ний. Например, магнетроны, клистроны, ЛБВ полу­ чили большое распространение для аппаратуры разно­ образного назначения, работающей при различных уровнях мощности практически в любом участке диапазона сверхвысоких частот, в импульсном и непре­ рывном режимах работы, при различных видах моду­ ляции и т. п. Приборы с управляемым пространствен­ ным зарядом (лампы с сетками), полупроводниковые приборы наряду с приборами, в которых используются параметрические и квантовые явления, с каждым годом •получают все более широкое распространение в связи с достоинствами их электрических и эксплуатационных •параметров для применения во многих схемах и устрой­ ствах.

Известная универсальность конструкции прибора для разнообразных применений позволяет получить ши­ рокое распространение наряду с другими -приборами на протяжении многих лет. Опыт показывает, что основ­ ные давно существующие виды приборов не утрачивают своего значения по мере появления новых приборов, идет лишь процесс более четкого ограничения области их применения. Новые приборы получают быстрое рас­ пространение в том случае, если они находят широкое применение -в аппаратуре и имеется -возможность изго­ товления их <в условиях массового производства.

376

Высокая надежность приборов, как известно, дости­ гается путем правильного выбора конструкции, отрабо­ танной технологии и использования при изготовлении приборов высококачественных материалов. Налажива­ ние технологии производства приборов обычно зани­ мает наиболее продолжительное время. Поэтому -важ­ ное значение приобретает расширение областей сущест­ вующих приборов, которые по возможности должны быть универсальными. Выпуск универсальных приборов позволяет также сократить номенклатуру приборов, что дает экономический эффект и упрощает эксплуатацию аппаратуры. Для -вновь появляющихся приборов прежде всего должна решаться задача их будущего применения, что открывает возможности уточнения их характери­ стик и конструктивного оформления для отработки тех­ нологии производства и массового промышленного выпуска.

При конструировании аппаратуры весьма важно остановиться на правильном выборе номенклатуры при­ боров. Эта работа должна проводиться одновременно с разработкой схем СВЧ блоков аппаратуры. Общим при выборе номенклатуры является следующее:

—приборы СВЧ по своим электрическим и эксплуа­ тационным характеристикам должны соответствовать требованиям по выходным параметрам аппаратуры и условиям ее использования;

—приборы должны быть из имеющегося ассорти­ мента наиболее перспективными и надежными с отра­ ботанной технологией производства;

—количество типов приборов должно быть мини­ мальным, не рекомендуется применять приборы различ­

ных типов и незначительно отличающиеся по парамет­ рам.

Особое внимание при выборе номенклатуры прибо­ ров СВЧ должно уделяться правильности сопряжения приборов между собой .по частоте, уровню мощности, идентичности приборов в отношении пригодности использования в одних и тех же условиях внешней сре­ ды и конструктивному оформлению.

При одинаковых электрических характеристиках при­ боров предпочтение должно оказываться приборам, имеющим большой срок службы и надежность, несмот­ ря на их несколько худшие к. п. д., габариты и вес.

377

Ии в коем случае lie слёдует останавливаться на выбо­ ре типов приборов с непроверенными эксплуатационны­ ми характеристиками, а также не применять приборов, имеющих .небольшой или неустойчивый процент выхода годных приборов при производстве.

Применение прибо-ров при непредусмотренном тех­ нической документацией назначении возможно только после специального анализа и рассмотрения режимов использования приборов.

При применении многокаскадных цепочек приборов следует ориентироваться на наименьшее 'Количество приборов из минимального числа типов, если это не со­ пряжено с предельными режимами работы и пониже­ нием устойчивости их действия. При выборе номенкла­ туры приборов для усилительных цепочек мощных пе­ редающих устройств -на выходе должны применяться приборы с максимальным к. п. д., а в промежуточных каскадах — приборы с максимальным усилением.

Предпочтение следует отдавать приборам, наимень­ шим образом оказывающим влияние на другие прибо­ ры, работающие с ними в комплексе. В тех случаях, ко­ гда выход из строя прибора приводит к отказу других приборов, следует рекомендовать применение развязы­ вающих устройств.

Выбор номенклатуры приборов для аппаратуры с высокими требованиями по надежности является до­ статочно сложным техническим вопросом, требующим проведения анализа и расчетов. Единого подхода при выборе приборов СВЧ нет, хотя некоторые рекоменда­ ции можно предложить. Например, для радиолокацион­ ной аппаратуры с невысоким потенциалом и жесткими

текторов.

Для радиолокационных станций с электронной пере­ стройкой в широком диапазоне частот рекомендуют использовать на входе передатчика амплитрон, а на вы­ ходе приемного устройства ЛБВ [58]. Для станций с вы­ соким энергетическим потенциалом и с неограниченным весом и габаритами в передающем устройстве выгодно использовать цепочку клистронов с высокой стабилиза­ цией частоты задающего генератора, а во входных цепях

378

приемного устройства — параметрический или квантовый усилитель.

Подобно любой инженерной задаче правильно ре­ шенный вопрос о применении приборов СВЧ .в аппара­ туре должен исходить из компромиссных соображений удовлетворения требований:

—по выходным электрическим параметрам, задан­ ным на аппаратуру ъ отношении энергетического потен­ циала, .диапазона частот, точности, разрешающей способ­ ности и т. п.;

—по эксплуатационной надежности, учитывающей допустимую интенсивность отказов приборов в процессе срока службы, систему профилактики и ремонта, про­ верку приборов перед установкой в аппаратуру, удобст­ во их замены п настройки, наличие измерительных при­ боров, контролирующих режим работы, и т. п.;

—в отношении габаритов, веса, потребляемой энер­ гии, стоимости изготовления и эксплуатации.

Основные задачи по применению электронных при­ боров, особенно приборов СВЧ, определяющих выход­ ные параметры аппаратуры, должны решаться на ран­ них стадиях разработки аппаратуры. Оценка Же пра­ вильности 'применения приборов должна вестись в течение всей разработки аппаратуры, при различных видах испытаний и >по специальной программе. 'Послед­ няя должна включать:

—оценку выбранной номенклатуры приборов;

—проверку электрических и тепловых режимов;

—оценку принятых мер в аппаратуре по защите при­ боров от воздействия внешней среды;

—приближенную оценку взаимозаменяемости путем

расчета и отдельных измерений;

— анализ системы контроля режимов и работоспо­ собности приборов в процессе эксплуатации аппара­ туры;

—. оценку конструкции блоков с точки зрения досту­ па и удобства при смене и настройке приборов.

Работа по оценке правильности применения элек» тронных приборов должна начинаться с изучения тре­ бований, предъявляемых к аппаратуре. Последующий порядок проведения этой работы может быть рекомен­

379