Файл: Басалов Ф.А. Некоторые вопросы техники сверхвысоких частот [конспект лекций].pdf

групп резонаторов (простейшая аналогия—два связанных

коле­

бательных контура с различными параметрами).

сис­

При использовании

разнорезонаторной

колебательной

темы можно

также

получить разделение

частот

колебаний

вида ~ и соседнего

вида на величину

порядка (10 -i- 20)

8. Перестройка частоты магнетронов

Выше

рассматривались

многорезонаторные

магнетроны с

неизменной

колебательной системой. Такие

магнетроны

явля­

ются генераторами

с

фиксированной

частотой

генерируемых

колебаний.

ряде случаев на

практике

требуются

генераторы,

В целом

которые могли бы работать не на одной частоте,

а

в опреде­

ленном диапазоне частот. Для удовлетворения

этого

требова­

ния были

разработаны перестраиваемые магнетроны.

Следует

значительно

труднее, чем перестраиваемых генераторов

дру­

гих типов.

Объясняется

это

тем,

что

колебательная ■система

магнетрона

находится в вакууме и перемещение органов

настрой­

ки должно

происходить

без

его нарушения.

общий

с

Дру­

Принцип перестройки

частоты

магнетронов

гими типами генераторов — изменение эквивалентной

индуктив­

ности или емкости

колебательной системы. Для

практического

воплощения этого

принципа используется

целый

ряд

способов.

------ линия & zconit

линия £ * const

линия ft* хconst

-линия a j const

fa5o4ue характеристики имиуиТ>сно$[й;

магнетрона типа ШЭ

( / о -Збоомгм)

Р и с .

5 5 .

4*

51

3.

Перестройка

внешнего резонатора,

связанного с

колеба

тельной системой магнетрона.

Диапазон перестройки магнетрона указанными способами ле­

жит

в пределах 5 ч - 10%.

9.

Рабочие характеристики магнетрона

Важнейшие

параметры

магнетронного

генератора, — полез­

ная мощность (Р„), к.н.д.,

(г,) и

нестабильность

частоты

(Af),

— зависят от его режима

работы (f/a, В).

Чтобы

поставить

магнетрон в надлежащий

режим

работы,

пользуются

рабочими

характеристиками,

представляющими собой

зависимости

полез­

ной мощности Рн,

к.н.д. ть отклонения

частоты Д /

и постоянной

составляющей

анодного

тока /а

от изменения анодного-напряже­

ния Ua и магнитной индукции В.

Эти

зависимости

снимаются

экспериментально

для

каждого

типа магнетрона при работе его

на

неизменную

согласованную

нагрузку (при колебаниях тс-ви-

да)

и

строятся

в

координатах

Да

и /„,

что

объясняется

удоб­

ством пользования ими. Для

одного

из

типов

импульсных

магнетронов с одинаковыми

ре­

зонаторами

рабочие характери­

стики

приведены

на

рис.

55.

Они представляют собой совокупность семейств линий

постоян­

ных значений В, Рп, т(

и Д /.

В (В — const)

близки к прямым.

Линии постоянных

значений

В таком

случае линия

В — const

является

вольтамперной

характеристикой магнетрона

(рис. 56).

Из рис.

56 видно, что

выраженных участка

1 и II. На участке I анодное напряжение

меньше напряжения

возбуждения

колебаний вида -

U* ^

в;

ния и тока в рабочей точке А.

режима

Из рабочих характеристик видно, что с изменением

работы

магнетрона (изменение б/а, а следовательно

и / а)

изме­

няется

также и его

частота. Примерный график

зависимости

частоты

магнетрона

f = f0— Af

от

анодного тока / а (при В = const)

при­

веден на рис. 57. Изменение частоты

магнетрона, обусловленное измене­

нием анодного тока, называется элек­

тронным смещением частоты. Оче­

видно, что частота импульсного маг­

нетрона будет неизменной, если анод­

ное напряжение в течение импульса

будет также неизменным. Отсюда

ясно требование, которому должна

удовлетворять форма модулирующего

импульса, — спад вершины импульса

должен быть минимальным.

основ­

С помощью рабочих характеристик легко определить

Uа= 26 кв и магнитной индукции

В =

2100 гс

через

магнетрон

протекает постоянная

составляющая

анодного

тока

/„ =

50 а,

полезная мощность Р„ = 590

кет,

к.п.д. т]^45°о, частота

ге­

нерации / = 3 600 — 2,5 = 3 597,5 мггц.

В нашем примере сопро­

тивление магнетрона

постоянному току

Я г =

гЛж

2 6 -1

0 -

-

520 ом,

5 0

Полезная мощность

магнетрона Рп и частота генерируемых

им колебаний / при

неизменном режиме (В,— const, £/а (4) =

которую он работает. Для выяснения влияния

нагрузки

экви­

валентную схему

магнетрона

упрощенно

можно

изобразить в

таком

виде,

как

это

показано

на рис.

58.

La, Сэ и R3— экви­

валентные

параметры

колеба­

тельной системы

магнетрона на

частоте, соответствующей коле­

баниям

к-вида, Ln— эквивалент

петли

связи,

ZH— внешняя наг­

рузка, на которую работает маг­

нетрон.

рис.

58

видно, что эквива­

Из

лентная

схема

представляет со­

бой систему из двух связанных контуров.

Следовательно,

при

изменении

нагрузки ZH будет

также изменяться

сопротивление

ZBH, вносимое вторым контуром в первый, то есть в колебатель­

ную систему

магнетрона. Изменение

вносимого реактивного

сопротивления влияет в основном

на изменение

частоты

маг­

нетрона, а изменение

вносимого

активного

сопротивления — на

изменение

мощности.

В большинстве

практических

случаев

магнетрон

работает

на линию передачи

электромагнитной

энергии

(волновод или

коаксиальная

линия),

связывающую

магнетрон

с

антенной.

Следовательно, внешней нагрузкой магнетрона

является

вход­

ное сопротивление

этой линии

Z„= Zm,

которое

будет

изме­

няться, например, при вращении антенны.

Указанную

нагрузку

ZBX можно

однозначно характеризовать

через

модуль

и

фазу

коэффициента отражения, так как

где

о

— волновое сопротивление

линии;

р — р • е-79

— комплексный коэффициент отражения;

р — модуль коэффициента отражения;

<?

— фаза

коэффициента

отражения.

где >• — длина волны (в

случае

волновода — длина

волны в

волноводе);

ф, наг­

Учитывая практическую возможность измерения р и

рузочные

характеристики

(которые

так же, как и

рабочие*

снимаются

экспериментально) строятся в полярных координатах

Рис.

59.

как зависимости мощности Р„ и частоты / от

модуля

и

фазы

коэффициента отражения.

Нагрузочные характеристики

одного

из импульсных магнетронов приведены на рис. 59.

На

характе­

ристиках обычно строятся

линии А/ =

const,

где Л/ — отклоне­

ние частоты от /о, когда магнетрон работает

на согласованную

нагрузку. Изменение частоты магнетрона вследствие

изменения

нагрузки называют затягиванием частоты.

легко

опре­

С помощью нагрузочных характеристик можно

делить изменение мощности и частоты магнетрона

при

извест­

ном изменении нагрузки. Например, если при вращении

антен­

ны модуль

коэффициента

отражения

колеблется

в

пределах

0,2 -f- 0,4, а

фаза ср = 30° -f-150°

(заштрихованная

область), то

мощность магнетрона изменяется в пределах

Ра = 80 -г-120 кет,

а отклонение частоты А/<

8 мггц.