Файл: Басалов Ф.А. Некоторые вопросы техники сверхвысоких частот [конспект лекций].pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.04.2024
Просмотров: 65
Скачиваний: 0
|
4. |
Антенный переключатель |
|
|
|
|
||||||
Как известно, антенный переключатель |
представляет |
собой |
||||||||||
высокочастотное коммутирующее |
устройство, |
позволяющее |
при |
|||||||||
импульсном режиме |
работы радиолокатора |
использовать |
|
одну |
||||||||
и ту же антенну для работы как |
на передачу, так и |
на |
прием. |
|||||||||
В качестве такого антенного переключателя |
может |
быть |
ис |
|||||||||
пользован рассмотренный выше циркулятор (см. рис. 8). |
|
|
||||||||||
Схема соединения |
циркулятора |
с |
элементами |
импульсного |
||||||||
радиолокатора приведена на рис. 10. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Генера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тор СВЧ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Циркулятор |
|
|
|
Ант енна |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
А |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Прием- |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мин |
Ы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Газобый |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
разрядном |
|
|
|
|
|
Погпота- |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
кщаяно- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
грузка |
|
|
|
|
|
|
Рис. |
10. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В режиме передачи генератор |
|
СВЧ |
вырабатывает |
мощный |
||||||||
импульс высокочастотной энергии, |
|
который |
передается |
через |
||||||||
циркулятор в направлении 2 ->- 3 |
к антенне. Газовый |
разрядник в |
||||||||||
это время горит и, вследствие этого, плечо 1 циркулятора |
за |
|||||||||||
корочено его малым |
сопротивлением |
/?р^ 0 . При |
неполном |
|||||||||
согласовании волны, отраженные от |
антенны и от неоднороднос |
|||||||||||
тей волноводного тракта, проходят |
через |
циркулятор |
в |
направ- |
||||||||
лени 3 — 1, отражаются от-закороченного разрядником плеча 1
ив направлении 1 4 передаются в поглощающую нагрузку.
Врежиме приема генератор СВЧ не работает и газовый разрядник не горит. Поэтому сигналы от цели, принятые антен
ной, через циркулятор в направлении |
3 -> 1 свободно |
проходят |
|||||
к приемнику. |
данная система |
одновременно |
выполняет |
||||
Таким |
образом, |
||||||
функции |
антенного |
переключателя и |
вентиля, |
развязывающего |
|||
генератор СВЧ и его нагрузку. |
Последнее обстоятельство |
вы |
|||||
годно отличает ее |
от антенного |
переключателя |
на газовых |
раз |
|||
рядниках. |
|
|
|
|
|
|
|
§ 2. ОСОБЕННОСТИ ЛАМПОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ СВЧ
Работа ламповых генераторов в диапазоне СВЧ сопровожда ется рядом специфических особенностей, которые при повыше нии рабочей частоты приводят к уменьшению полезной мощно-
9
Сти й к.й.д., ограничивая тем самым максимальную частоту генерации. Основные особенности следующие:
1.Большое влияние приобретают междуэлектродные емкости
ииндуктивности вводов лампы.
2.Увеличиваются потери в колебательной системе генерато ра и диэлектриках лампы.
3.Резко проявляет себя инерция электронов.
1.Влияние междуэлектродных емкостей и индуктивностей
вводов лампы
В диапазоне СВЧ междуэлектродные емкости и индуктив ности вводов лампы генератора становятся соизмеримыми с соот ветствующими параметрами его колебательной системы. Эквива лентная схема лампы приведена на рис. 11. С3 II С,gк
междуэлектродные емкости |
лампы, |
La, Lg и LK |
индуктивпо- |
|||||||||||
сти её вводов. |
Пунктиром |
на схеме обозначена |
возможная |
ко |
||||||||||
лебательная система генератора. Междуэлектродные |
емкости и |
|||||||||||||
индуктивности |
вводов лампы оказываются подключенными к |
|||||||||||||
колебательной |
системе. В результате этого |
колебательная |
сис |
|||||||||||
тема усложняется, ее эквивалентные параметры L%и Сэ |
увели |
|||||||||||||
чиваются, |
а |
частота |
генерируемых |
колебаний / |
= |
----- } |
1 эсэ |
|||||||
уменьшается. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2- у |
|||
к лампе |
ничего |
не |
|
подключать, |
|
а |
просто |
|||||||
Если даже |
g, |
|
||||||||||||
замкнуть |
накоротко |
ее |
вводы a, |
и к, то все равно образу |
||||||||||
ется собственная колебательная система из |
междуэлектродных |
|||||||||||||
емкостей |
и индуктивностей |
вводов. |
Очевидно, |
что |
параметры |
|||||||||
этой системы Lc и Сс будут определять |
максимально |
возможную |
||||||||||||
для данной лампы частоту |
генерации |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
/ш а х |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2- у |
L cCc |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
10
У генераторных |
триодов |
обычного типа (не |
сверхвысокоча- |
||||||||||||||||
стотных, |
например, |
ГУ-4А, |
ГУ-оА и |
др.) |
междуэлектродные |
||||||||||||||
емкости имеют величину |
в |
несколько |
десятков |
пикофарад, |
а |
||||||||||||||
индуктивности вводов — десятые |
и |
сотые |
доли |
ыикрогенри. |
|||||||||||||||
Если |
взять |
для |
примера Сс = |
20 |
тиф, |
Lc = |
0,05 мкгн, то полу |
||||||||||||
чим |
|
/marx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
160 мггц. |
|
|
|
||||
|
|
2-3,14 V |
0,05-10“ °-20-10“-12 |
|
|
|
|||||||||||||
Для |
генерирования |
колебаний |
более |
высоких |
частот |
подоб |
|||||||||||||
ные лампы непригодны, |
нужны лампы |
с |
возможно |
меньшими |
|||||||||||||||
междуэлектродными емкостями и индуктивностями вводов. |
|
||||||||||||||||||
Кроме |
того, |
междуэлектродные |
|
емкости |
обусловливают |
||||||||||||||
появление в |
схеме |
дополнительных |
проводимостей, |
величина |
|||||||||||||||
которых |
увеличивается |
с ростом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
частоты. Емкостные токи, проте |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
кая по этим проводимостям, при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
водят |
к |
дополнительным |
поте |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
рям эне-ргии в активных |
сопро |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
тивлениях вводов и соедини |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
тельных |
проводников. |
Наличие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
индуктивностей |
вводов |
также |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
приводит к дополнительным по |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
терям энергии. Поэтому |
много |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
электродные |
лампы в диапазоне |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
СВЧ |
оказываются |
малоэффек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
тивными, |
и |
здесь |
используют |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
в основном триоды. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
В качестве примера увеличе |
|
|
|
|
|
Рис. |
12. |
|
|
|
|||||||||
ния потерь рассмотрим |
влияние |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
индуктивности катодного ввода LK. Эквивалентная схема сеточ |
|||||||||||||||||||
ной цепи лампы, куда входит LK, приведена на |
рис. |
12. |
Если |
||||||||||||||||
бы индуктивность катодного ввода LK была |
равна |
нулю, |
то |
||||||||||||||||
потери энергии в сеточной цепи, не |
учитывая |
активные |
сопро |
||||||||||||||||
тивления |
вводов |
и |
соединительных |
|
проводников, отсутствова |
||||||||||||||
ли бы. Векторная диаграмма |
для |
этого |
случая |
приведена |
на |
||||||||||||||
рис. |
13, |
а. Емкостной ток lg. протекающий через |
CgK, |
опере |
|||||||||||||||
жает |
по фазе входное напряжение |
/Увх на 90 |
. Мощность |
потерь |
|||||||||||||||
в этом случае |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Рп |
|
2 ^gtJPв~&тСО®i |
|
0. |
|
|
|
|
|
|
||||
При наличии индуктивности катодного ввода |
{LKф 0) |
сдвиг |
|||||||||||||||||
по фазе |
между £/вх и Ig |
уже не |
будет |
равен 90 |
(рис. 13, б). |
В |
|||||||||||||
этом случае |
|
|
|
|
хот |
|
|
|
P^Lm' |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
^ gnt |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Первая |
гармоника |
анодного |
тока |
/ а1, |
протекая через |
лампу |
|||||||||||||
и LK, совпадает по фазе с напряжением Ug, так как обычно
11
/?г > wlK. Напряжение на LK опережает по фазе ток через LK (/3[ ) на 90°. Имея вектора Ugm и ULm, найдем графически
вектор С/вх. Емкостной ток сетки Ig опережает по фазе на 90° напряжение на Сетке Ug. Следовательно, как видно из диаграм мы, сдвиг по фазе между £/вх и Ig <оф 90'.
Мощность потерь в этом случае
|
Р и |
2 |
^gin |
С0® ? |
Ф ' 0- |
Причем, |
так как |
|
|
|
|
|
Uвхт |
¥ 1 |
ULm — |
ш^к > |
|
а |
|
Igm |
UgmwСgк > |
|
|
то |
|
Рп == со2CgK LK. |
|
||
Utxm~Ugm б)
Vbxm lam
Мдт
Lm=0 |
Ьм *0 |
4*90°^
lam
^ьт I дт
Рис. 13.
Таким образом, наличие индуктивности катодного ввода лампы LK приводит к появлению дополнительных потерь энер гии в сеточной цепи, причем с ростом частоты потери быстро увеличиваются, следовательно, полезная мощность и к.п.д. уменьшаются.
2. Особенности колебательной системы ламповых генераторов СВЧ
Об одной особенности колебательной системы ламповых |
ге |
||
нераторов в диапазоне СВЧ уже |
говорилось выше, —в ее |
сос |
|
тав входят междуэлектродные |
емкости |
и индуктивности |
вво |
дов лампы. |
|
системы является |
то, |
Другой особенностью колебательной |
|||
что в ней с ростом частоты увеличиваются потери, слагающие ся из потерь на излучение (геометрические размеры элементов становятся соизмеримыми с длиной волны), из тепловых потерь (действие поверхностного эффекта) и потерь в диэлектриках.
12
