zhovnir
.pdf
30. Структурна схема та функціонування мікрохвильової печі.
Принцип дії мікрохвильової печі будується на обробці продукту, вміщеного всередину приладу, мікрохвилями (НВЧ-випромінювання). Ці хвилі і нагрівають їжу. Мікрохвилі є однією з форм електромагнітної енергії, як і світлові хвилі або радіохвилі. Це дуже короткі електромагнітні хвилі, які переміщаються зі швидкістю світла (299792 км/с).
До складу продуктів харчування входять багато речовин: мінеральні солі, жири, цукор, вода. Щоб нагріти їжу за допомогою мікрохвиль, необхідна присутність у ній дипольних молекул, тобто таких, на одному кінці яких є позитивний електричний заряд, а на іншому — негативний. Подібних молекул в їжі досить — це молекули і жирів і цукрів, але головне, що диполем є молекула води — найпоширенішої у природі речовини. Кожен шматочок овочів, м'яса, риби, фруктів містить мільйони дипольних молекул.
У відсутність електричного поля молекули розташовані хаотично. В електричному полі вони вибудовуються строго по напрямку силових ліній поля, "плюсом" в один бік, "мінусом" в інший. Варто полю поміняти напрям на протилежний, як молекули тут же перевертаються на 180 градусів.
Магнетрон, який містить кожна мікрохвильова піч, перетворює електричну енергію в надвисокочастотне електричне поле частотою 2450 мегагерц (МГц) або 2,45 гігагерц (ГГц), яке і взаємодіє з молекулами води в їжі. Мікрохвилі "бомблять" молекули води в їжі, змушуючи їх обертатися з частотою в мільйони разів в секунду, створюючи молекулярне тертя, яке і нагріває їжу. Нагрівання їжі надвисокочастотним полем руйнує молекули речовин їжі, розриваючи або деформуючи їх в той самий спосіб, що і нагрівання будь-яким іншим способом. Перевагою НВЧ-печей є швидкість приготування, зберігання в їжі вмісту деяких вітамінів і мінеральних речовин та економічність. До негативних сторін слід віднести необхідність використання спеціального (неметалевого та неметалізованого) посуду, а також небезпеку потрапляння в їжу осколків скла у випадку застосування посуду з металевим малюнком, що інструкція по використанню до будь-якої НВЧ-печі забороняє. Також можливі опіки при необережному користуванні, оскільки посуд від НВЧ-хвиль безпосередненьо не нагрівається, а їжа - так. Мікрохвилі працюють тільки у відносно невеликому поверхневому шарі їжі, не проникаючи всередину глибше, ніж на 1-3 см. Тому нагрівання продуктів відбувається за рахунок двох фізичних механізмів — прогріву мікрохвилями поверхневого шару і подальшого проникнення тепла в глибину продукту за рахунок теплопровідності чи конвекції.
Рис. 1.
1 – установка времени работы и мощности, а также пуск/останов.
2 – отображение установленной мощности и времени, оставшегося до конца работы.
3 – основной прибор комплекса, обрабатывающий поступающую информацию и управляющий внешними устройствами.
4 – микроволновый излучатель.
5 – служит для вентиляции печи во время приготовления пищи.
6 – двигатель вращает подставку, на которую ставиться приготавливаемая пища, для лучшего распределения энергии.
7– подсветка позволяет следить за процессом приготовления пищи.
31. Параметричні підсилювачі НВЧ сигналів. Енергетичні співвідношення Менлі-Роу.
Параметричний підсилювач, радіоелектронний пристрій, в якому посилення сигналу по потужності здійснюється за рахунок енергії зовнішнього джерела ( так званого генератора накачування), періодично змінює ємність або індуктивність нелінійного реактивного елемента електричного кола підсилювача. П. у. застосовують головним чином в радіоастрономії , далекого космічного і супутникового зв'язку та радіолокації як малошумящий підсилювач слабких сигналів, що надходять на вхід радіоприймального пристрою, переважно в діапазоні НВЧ. Найчастіше в П. у. в якості реактивного елемента використовують параметричний напівпровідниковий діод (ППД). Крім того, в діапазоні СВЧ застосовують П. у., Що працюють на електроннопроменевих лампах, а в області низьких (звукових) частот-П. у. з феромагнітним (феритовим) елементом.
Найбільшого поширення набули двочастотні (або двоконтурні) П. у.: в сантиметровому діапазоні - регенеративні "відбивні підсилювачі із збереженням частоти" ,на дециметрових хвилях - підсилювачі - перетворювачі частоти В якості приємного коливального контуру і коливального контуру, що настроюється на допоміжну, або "холосту", частоту (рівну найчастіше різниці або сумі частот сигналу і генератора накачування), в П. у. зазвичай використовують об'ємні резонатори , усередині яких розташовують ППД. У генераторах накачування застосовують лавинно-пролітний напівпровідниковий діод , Ганна діод , варакторний помножувач частоти і рідше відбивний клістрон . Частота накачування і "неодружена" частота вибираються в більшості випадків близькими до критичної частоті f kp ППД (тобто до частоти, на якій П. у. Перестає посилювати); при цьому частота сигналу повинна бути значно меншою f kp . Для отримання мінімальних шумових температур (10-20 К і менш) застосовують П. у., охолоджувані до температур рідкого азоту (77 К), рідкого гелію (4,2 К) або проміжних (зазвичай 15-20 К); у неохолоджуваних П. у. шумова температура 50-100 До і більше. Максимально досяжні коефіцієнт посилення і смуга пропускання П. у. визначаються в основному параметрами реактивного елемента. Реалізовано П. у. з коефіцієнтами посилення потужності сигналу, рівними 10-30 дб, та смугами пропускання, складовими 10-20% несучої частоти сигналу.
МЭНЛИ - РОУ СООТНОШЕНИЯ - энергетич. соотношения, характеризующие взаимодействие колебаний или волн в нелинейных системах с сосредоточенными или распределѐнными параметрами. Эти соотношения в совокупности с законами сохранения энергии и импульса определяют характер нелинейного взаимодействия волн (колебаний) и позволяют рассчитать макс. эффективность преобразователя частоты на реактивной нелинейности.
M.- P. с. впервые были введены в 1956 Дж. Мэнли и Г. Э. Роу (J. M. Manley, H. E. Rowe) для колебаний в нелинейной реактивной системе с сосредоточенными параметрами, а впоследствии обобщены на волны в нелинейных средах. Их общий вид
где wH и wс - частоты исходных колебаний (волн т, n - целые числа, Pm,п- изменение мощности на ком-бинац. частоте (mwн + nwс).
Соотношения (1), (2) справедливы для системы с произвольной реактивной нелинейностью. Они наглядно трактуются на квантовом языке. Знаменатели в (1), (2), умноженные на
постоянную Планка 
, дают энергию кванта на соответствующей частоте, так что |Pm,n|/ 
(mwн + пwс)= Nm,n есть число квантов комби-нац. частоты. При этом величина mNm,n представляет собой число квантов частоты wH, затраченных (Рт,п>0)или образованных (Pm,n < 0) при возбуждении комби-нац. частоты. Поэтому соотношение (1) есть закон сохранения числа квантов. В соответствии с природой взаимодействующих волн M.- P. с. означают сохранение числа фотонов, фононов, плазмонов, магнонов или др. взаимодействующих квазичастиц.
32ж. Варакторні помножувачічастоти.
В умножителях этого типа для генерации гармоник частоты возбуждения используется нелинейность емкости р-n перехода специальных диодов, получивших название "варикап" и "варактор". В варикапе используется нелинейность барьерной емкости закрытого перехода, которая относительно не велика, и, следовательно, не велики значения накапливаемых зарядов и пропускаемых токов. Соответственно мала преобразуемая варикапом мощность. Поэтому на практике для умножения частоты используют варакторный режим диода, в котором он работает с частичным отпиранием р-n перехода. В таком режиме к барьерной емкости перехода добавляется диффузионная емкость, которая на несколько порядков превышает барьерную. В результате существенно возрастает преобразуемая варакторным умножителем мощность. Эквивалентная схема варикапа представлена на рисунке 3.40. Здесь L - индуктивность выводов диода; RS - сопротивление материала кристалла и контактов; Rу - сопротивление утечки; СБ - барьерная емкость перехода; Rр - сопротивление рекомбинации (активная составляющая сопротивления открытого перехода); СП - емкость патрона (корпуса диода); СД - диффузионная емкость открытого перехода.
Ключ S моделирует переход диода из закрытого состояния в открытое. Сопротивление утечки диода обычно составляет величину порядка 10(в 6 степени) Ом и практически не влияет на работу варактора. Сопротивление RS резко меняется при переходе напряжения на диоде (е) через 0 . RS0 - сопротивление RS в открытом состоянии перехода; RSЗ - в закрытом. Зависимость RS, СД и СБ от напряжения на диоде представлена на рисунке 3.40. В рабочем для диода диапазоне частот индуктивностью выводов обычно можно пренебречь.
Рисунок 3.40 - Эквивалентная схема варактора.
Рассмотрим схемы варакторных умножителей частоты, представленные на рисунке 3.41. В первой схеме варактор непосредственно заземлѐн, что позволяет упростить проблему охлаждения, т.к. в качестве радиатора здесь может быть использован корпус устройства. В этой схеме параллельно диоду включена дополнительная емкость Сдоп, которая обычно
определяется емкостью патрона диода, но возможно и подключение внешней ѐмкости. Ёмкость Сдоп позволяет увеличить ток через диод и соответственно преобразуемую мощность. Однако в диапазоне СВЧ увеличение этой емкости часто приводит к появлению в рабочем диапазоне паразитного резонанса, частота которого определяется дополнительной ѐмкостью совместно с индуктивностью выводов. На практике установлено, что паразитный резонанс можно вывести из рабочего диапазона частот, если Сдоп<CБ.
Рисунок 3.41 - Схемы варакторных умножителей.
Во второй схеме умножителя с последовательным включением диода условия теплоотвода естественно усложняются, т.к. оба электрода не имеют заземления.
Роль дополнительной емкости в этой схеме выполняют конденсаторы С1 и С2.
Фильтры вовходной и выходной цепях обеспечивают согласование с источником возбуждения на входе и с нагрузкой на выходе. Вторая функция фильтров - разделение цепей входной и выходной частоты. Как правило, это достаточно сложные узкополосные фильтры.
При проектировании варакторных умножителей следует учитывать возможность появления параметрических колебаний с частотами N-w/2. Для их устранения необходимо исключить во входной и выходной цепях образование паразитных контуров с соответствующими резонансными частотами. Эта проблема становится особенно сложной при использовании в схеме умножителя многозвенных фильтров.
Определѐнные сложности возникают в варакторных умножителях при умножении колебаний с меняющейся амплитудой. Вследствие нелинейности емкости варактора, еѐ среднее значение, определяющее настройку колебательной системы, зависит от амплитуды входных колебаний и приводит к нелинейности амплитудной характеристики. На динамической характеристике возможно появление участков с отрицательным сопротивлением и как следствие паразитной генерации. Для стабилизации средней емкости в схемах умножения применяют комбинированное, либо автоматическое смещение за счет постоянной составляющей тока диода.
Мощность и к.п.д. умножителя можно поднять путем включения в колебательную систему холостых (ненагруженных) контуров настроенных на промежуточные гармоники частоты возбуждения. Например, при утроении частоты холостой контур настраивается на вторую гармонику.
Наиболее эффективны в схемах умножителей частоты " диоды с накоплением заряда" (ДНЗ), которые отличаются от обычных "диодов с нелинейной емкостью" (ДНЕ) очень малым,
практически мгновенным временем восстановления, что обуславливает широкий спектр гармоник и соответственно большие мощности выходных колебаний при больших кратностях умножения.
Ж 33. Мітрон: конструктивні особливості, принцип роботи та застосування.
Митрон (магнетрон, настраиваемый напряжением) - магентрон, частота генерируемых колебаний которого изменяется в широком диапазоне пропорционально анодному напряжению. От обычного многорезонаторного магнетрона митрон отличается пониженной добротностью колебательной системы и уменьшенной силой электронного тока в пространстве взаимодействия. Колебательная система митрона представляет собой цилиндрический анод, выполненный в виде встречных штырей, встроенных в объѐмный резонатор, или отрезок линии, например отрезок радиоволновода, полосковой линии. Уменьшение силы тока в пространстве взаимодействия митрона достигается либо путѐм недогрева катода (ограничение эмиссии электронов температурой), либо применением торцевой электронной пушки и заменой центрального эмитирующего катода неэмитирующим электродом. Распространѐн второй способ, так как он позволяет посредством управляющего электрода изменять силу тока и, следовательно, мощность митрона. Так же, как и в многорезонаторном магнетроне, при генерировании колебаний электронные сгустки движутся с такой тангенциальной скоростью, что за один полупериод колебаний перемещаются на расстояние, равное шагу анодной штыревой системы. Это условие синхронизма выражается следующей линейной зависимостью между анодным напряжением Ua (В) и рабочей частотой f (ГГц)
где В — индукция магнитного поля; N — число штырей; ra и rk — соответственно радиусы анода и центрального неэмитирующего электрода.
Схематическое изображение магнетрона, настраиваемого напряжением: 1 — анод в виде системы встречных штырей; 2 — неэмитирующий электрод; 3 — катод; 4 — управляющий электрод; 5 — керамические цилиндры вакуумплотной оболочки; 6 — низкодобротный объѐмный резонатор; 7 — экранирующий магнитопроводящий кожух; 8 — постоянный магнит; 9 — коаксиальный вывод энергии; 10 — элемент связи вывода энергии с объѐмным
резонатором; Uyпр — источник управляющего напряжения; Ua — источник анодного напряжения.
Диапазон частотной перестройки до 30% от средней частоты, кпд до 70%. Митроны используются в свип-генераторах, радиовысотомерах, радиорелейных линиях связи, испытательном оборудовании и т. д.
№34 Платинотрон: конструктивні особливості, принцип роботи та застосування.(Жовнир)
Підсилювач зі схрещеними полями (ПСП) — спеціалізована вакуумна трубка, застосована вперше в середині 1950-х років, яка часто використовується в якості НВЧ підсилювача в передавачах дуже високої потужності . Новий широкосмуговий підсилювач, який визнають в якості першого підсилювача зі схрещеними, на основі ідей магнетрона створив інженер Вільям Браун. Браун назвав його амплітрон. Інші імена, які іноді використовують виробники — платинотрон або стабілотрон ПСП має меншу здатність до посилення і смугу пропускання, ніж інші лампи для посилення мікрохвиль, однак більш ефективний і дозволяє отримувати значно більшу вихідну потужність. Пікова потужність може досягати багатьох мегават, а середня потужність складатиме десятки кіловат при використанні пристрою на 70% потужності. В ПСП електричні і магнітні поля перпендикулярні один одному («схрещені поля»).
Ця лампа має перевагу, яка полягає в тому, що при знятті з неї живлення вона починає пропускати сигнал безпосередньо з входу на вихід майже без втрат. Два підсилювача можуть бути з'єднані послідовно, з подачею живлення лише на один з них, у разі ж, якщо той підсилювач, на який подано живлення, вийде з ладу, для відновлення працездатності системи досить перемкнути живлення на другий підсилювач.
РізновидНВЧ підсилювачівзі схрещенимиполяминазиваєтьсяамплітрона(відлат.Amplificareзбільшувати, підсилювати+(елек) трон). Коефіцієнткорисної діїтакихпідсилювачівдосягає90%, він ростеіз збільшенням відношенняциклотроннойчастотидоробочої. Ці пристрої використовуютьсядляотримання великихрівнівСВЧпотужностей.
Амплітро н— потужний магнетронного типу підсилювач зворотної хвилі з замкненим електронним потоком, в якому використовується кільцева сповільнююча система з непарним числом періодів. Винайдений в 1949 американським інженером В. Брауном, який дав йому крім амплітрона й іншу назву — платинотрон. Розмикання кільцевої сповільнюючої системи в амплітроні, необхідної для введення і виведення НВЧ енергії, а також для здійснення режиму біжної хвилі, забезпечується завдяки розриву у зв'язках використаної сповільнюючої системи бугельного типу. Електронний потік амплітрона аналогічний електронному потоку магнетрона, з яким амплітрон (в порівнянні з іншими підсилювачами магнетронного типу) найбільш близький по конструкції і характеристиках. Використання замкнутого модулювання електронного потоку зумовлює наявність зв'язку між входом підсилювача і його виходом. Зниження шкідливого впливу цього зв'язку забезпечується внаслідок взаємно протилежного руху електронного потоку і підсилюваноїелектро-магнітної хвилі. При цьому модулюючий. електронний потік здійснює передачу сигналу зв'язку завжди в одному напрямі — зі входу на вихід амплітрона.
Внаслідок замкнутості електронного потоку в амплітроні повинні виконуватися умови, при яких згрупований електронний потік, переходячи через точку розриву у зв'язках, не піддавався б перегрупуванню. Ця обставина накладає обмеження на смугу підсилюваних частот, яка у амплітрона є тим не менше досить широкою і досягає 5-10% від середньої частоти. У амплітроні, працюючому в якості широкосмугового підсилювача, вид коливань (як правило, основний для магнетрона) є паразитним. Для його придушення використовується сповільнююча система з непарним числом
періодів. Основні енергетичні параметри амплітрона — потужність і ккд — досягають 10 МВт (в імпульсному режимі) і 80% відповідно (тобто того ж порядку, що і в магнетроні).
Переваги амплітрона : простота конструкції, малі габаритні розміри і маса, надійність і довговічність; Недоліки : порівняно низький коефіцієнт підсилення (10-15 дБ) і високий (по відношенню до інших приладів цього класу) рівень паразитних коливань.
Амплітрони широко застосовуються в передавальних пристроях станцій радіолокації, систем зв'язку, навігації, телеметрії та інших (головним чином в імпульсному режимі).
Близько початку сповільнюючої системи передбачається другеузгодженне введення СВЧ - сигналу. Цим забезпечується робота платінотрона в режимі захоплення частоти вхідного сигналу і прилад працює як підсилювач, носячи назву амплітрона. У режимі автоколивань платінотрон іменується стабілотроном.
У режимі амплітрона платінотрон володіє деякою смугою захоплення частот зовнішнього впливу, яка визначається так: Δωзахв / ωо = Е / U, тобто смуга захоплення Δωзахв прямо пропорційна амплітуді зовнішнього впливу Е і обернено пропорційна амплітуді генерованого коливання U у відсутності зовнішнього впливу. Поза смуги захоплення мають місце биття на частоті Ω, що дорівнює величині | ωвх - ωо |. У смузі захоплення биття немає. Саме це явище використовується в платінотроні для побудови потужних підсилювачів на базі застосування автогенератора (ЛОВ). Основною перевагою амплітрона є: високий ККД (60 ... 70%), велика імпульсна і середня потужності (до декількох мегават в імпульсі і до декількох сотень кіловат в безперервному режимі), широка смуга пропускання в усилительном режимі, відносно невеликі габарити і маса. До недоліків амплітрона відноситься порівняно невисокий коефіцієнт посилення потужності (8 ... 12 дБ). Робочі характеристики амплітрона подібні характеристикам магнетрона, що дозволяє називати амплітрона магнетронним підсилювачем.
Принцип работы платинотронов:
Схема устройства платинотронного усилителя, иногда называемого амплитроном, представлена на рис. 7.42. Основными узлами амплитрона являются цилиндрический анодный блок, сходный с равнорезонаторным блоком магнетронного генератора, и цилиндрический катод. Разделение входа и
выхода СВЧ сигнала создается путем разрыва кольцевых связок. С целью устранения самовозбуждения на -виде, типичного для магнетронных генераторов, платинотрон имеет обычно нечетное число резонаторов. Как и в других приборах М-типа, на лампу наложено постоянное магнитное поле В> , перпендикулярное плоскости рассматриваемого чертежа. Направление магнитного поля выбирается таким образом, чтобы движение электронов происходило навстречу потоку СВЧ энергии, двигающемуся между входом и выходом усилителя. Напомним, что этот признак характерен для всех ламп обратной волны. Постоянное напряжение, питающее платинотрон прикладывается, как и в случае магнетрона, между катодом и анодом, роль которого играет многорезонаторный блок. Механизм работы платинотрона в качественном отношении имеет много общего с механизмом работы магнетронного генератора. Электроны, эмиттированные катодом, двигаются в пространстве взаимодействия платинотрона по циклоидальным траекториям.
Спицы пространственного заряда, образующиеся в условиях синхронизма, взаимодействуют с тормозящим тангенциальным СВЧ полем и отдают полю потенциальную энергию электронов. Благодаря этому платинотроны сохраняют важное преимущество магнетронов-высокий к. п. д. наряду с другими достоинствами магнетронных генераторов - простотой устройства, малыми габаритами и сравнительно низкий внутренним сопротивлением по постоянному току. С принципиальной точки зрения платинотрон можно рассматривать как свернутый в кольцо усилитель типа ЛОВ М с эмитирующим отрицательным электродом, имеющий разомкнутую замедляющую систему и замкнутый вращающийся электронный поток.
Особенности взаимодействия электронов с СВЧ полем в платинотроне. Зоны усиления. Синхронизм электронного потока и основной обратной волны может быть обеспечен при равенстве средней скорости электронов (скорости центра катящегося круга ), и величины . Поскольку при неизменных значениях и В величина , остается постоянной, а фазовая скорость зависит от частоты с учетом дисперсионной характеристики φ= f(λ), можно заключить, что при изменении частоты входного сигнала относительно средней частоты рабочей волосы нарушаются условия синхронизма и снижается коэффициент усиления. Так, при повышении частоты происходит
увеличение фазовой скорости | | , в результате чего для восстановления синхронизма необходимо
некоторое повышение анодного напряжения . Опыт показывает, что в реальных платинотронах рабочая полоса частот без подстройки анодного напряжения обычно не превышает 3-5% от средней частоты.
Есть и другое обстоятельство, ограничивающее полосу усиливаемых частот амплитрона, связанное с замкнутостью электронного потока. Рассмотрим снова рис. 7.42. Между выходом и входом, где имеется разрыв связок, обычно расположена одна холостая (нерабочая) ячейка, имеющая такие же геометрические размеры, как остальные (рабочие) резонаторы. Электронные спицы, двигающиеся навстречу потоку энергии, беспрепятственно проходят со входа на выход усилителя. Формирование спиц в платинотроне происходит по тем же основным законам, как в магнетронных генераторах. Как было показано в § 7.4, центр спицы находится в первом приближении в области максимального тормозящего тангенциального поля. Поэтому для отдачи наибольшей энергии СВЧ полю необходимо, чтобы после полного оборота электронный сгусток снова попадал на выходе платинотрона в ту же фазу тормозящего СВЧ поля.
Отличительной особенностью платинотрона является устройство волноводных ввода и вывода энергии. Прямоугольный волновод стандартного сечения, возбуждаемый на волне типа Н10, плавно переходит к ребристому волноводу Н-образного сечения. Двойные связки, расположенные в среднем сечении анодного блока, подключены на входе и на выходе к двум ребрам Н-образного волновода. Замедляющая система расматриваемого платинотрона относится к лестничному типу и имеет прямые
круглые стержни с прямоугольными ламелями, расположенные вдоль оси прибора и связанные с боковыми крышками. Для увеличения рассеиваемой мощности стержни выполнены из медных трубок, по которым под давлением циркулирует охлаждающая жидкость. В дециметровом и сантиметровом диапазонах волн при сравнительно небо.льших уровнях мощности широко используются коаксиальные вводы и выводы энергии, имеющие кондуктивное соединение внутреннего проводника с одной из связок или с крайней ламелыо замедляющей системы.
Для уменьшения обратной связи по электронному потоку между входом и выходом платинотрона вместо упоминавшегося холостого резонатора иногда располагается участок дрейфа с гладким анодным сегментом, протяженность которого соответствует нескольким резонаторным ячейкам. На участке пространства взаимодействия между катодом и гладким сегментом происходит частичное разрушение электронных спиц, благодаря чему ослабляются ограничения рабочей полосы частот. Одновременно увеличивается развязка между входом и выходом по СВЧ полю, что способствует достижению более высокого коэффициента усиления. Тем не менее, одновременное сочетание высокого коэффициента усиления, высокого КПД и широкой полосы частот в современных платинотронах пока не достигнуто. Типичные значения коэффициента усиления не превосходят 10-
20 дБ.
35.Генератори НВЧ на базі циклотронного резонансу .
Электроны, находящиеся в постоянном магнитном поле, могут осциллировать с круговой частотой, равной циклотронной частотеωц. Эта частотазависит только отвеличины индукции постоянного магнитного поляВ и определяет, в частности,продолжительность одной циклоидальной петли, совершаемой электронамив магнетронных генераторах.
Генераторы и усилители циклотронного типа, использующие взаимодействие спирализованного или трохоидального электронного потока с незамедленной волной в волноводах и в объемных резонаторах, получили названиемазеры на циклотронном резонансе
(МЦР).
Один из вариантов устройства МЦР - генератора с длинным цилиндрическим резонатором показан схематически на рис. 7.54. Прибор имеет инжекторную пушку М-типа с узким эмиттирующим пояском. Резонатор возбуждается на виде колебаний Н01р; возможна генерация также на других видах колебаний. Анализ
показывает, что группировка электронов в таких приборах приближаетсяк группировке, имеющейся в приборах типа О.
Приборы типа МЦР открывают перспективы получения больших мощностей в миллиметровом диапазоне длин волн при высоком к. п. д. (25-30% и, возможно,более).
Рабочая полоса частот МЦР - усилителей определяется шириной линиициклотронного
резонанса и может доходить до нескольких процентов от среднейчастоты. Электрическая настройка производится изменением постоянного магнитного поля.
Наиболее короткая длина волны ограничена достижимой величиной магнитной индукции. Так, при λ = 2 мм величинаВ должнасоставлять более 5 тл (50 000 гс). Для создания таких и более сильных магнитных полей необходимо применять сверхпроводящие соленоиды, работающие при температуре жидкого гелия. Значительное снижение требующейся индукции магнитного поля достигается при работе на гармониках циклотронной частоты.
36. Структура та моделі діода Ганна, умови формування домена, режими роботи
36.1 Материал і структура діода Ганна Діод Ганна це напівпровідниковий прилад
без pn-переходу, що перетворює енергію джерела живлення постійної напруги в енергії надвисокочастотних коливань у результаті виникнення в напівпровіднику домену сильного поля.
Діод Ганна (ДГ) являє собою однорідний
Рис.36.1 Структура діода Ганна кристал напівпровідникового матеріалу, на основі елементів III-V груп таблиці Менделєєва. До
таких напівпровідниковим матеріалами відноситься GaAs, InSb, InAs, ZnSe і CdTe. Однак,
найбільш характерним для діодів Ганна і найбільш дослідженим є GaAs. На Рис.36.1 представлена структура діода Ганна. Площа торців кристала S = 100 100мкм2, довжина d = 5 - 100мкм. На торці кристала нанесені металеві контакти
2.2Виникненнянегативної диференційноїпровідності. Арсенідгаліювідноситься до так званихдвухдоліннимнапівпровідникам.
Намалюнку2показанаструктуразонипровідностіарсенідугалію.
Рис.36.2 – Структура зони провідності Арсенідагалія
Хвильове число k відкладено в одиницях / , ,де α постійна кристалічної решітки в обраному напрямку. Залежність енергії W від k в зоні провідності має два мінімуму, відповідних нижньої і верхньої долинах. Різниця енергії між ними W = 0,36 еВ.
У нормальних температурних умовах (T = 300K) при відсутності зовнішньої напруги майже всі електрони, що мають енергію теплового руху 0,025 еВ, займають нижчу енергетичне