Файл: Радиотехнические системы в ракетной технике..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 108

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Т а б л и ц а 8.4

ЛБВ средней и большой мощности, работающие в непрерывном режиме

Минимальные Максимальные

Диапазон

Тип

ч а с т о т ,

р

V

 

 

 

 

Ггц

в ы х ’

К Ш ’

U 3 C -

V

 

 

В Т

д б

Д О

кв

а

вес,

Тип фокусировки

кг

 

VTP6332A1 0 ,3 5 -0 ,7

250 30

35

1,75 0,7 25

IIПМ фирмы

 

 

 

 

„Вариан“

VC775

0 ,6 -1

25

27

 

2,5

0,027

6,5

VTI-6140A1

1—2

20

35

30

1,55

0,1

3

VTL6240A1

1 - 2

100

30

35

2,9

0,29

4,2

VTS6050H5

2—4

5

50

1 , 2

0,065

0,5

VTS6150A1

2—4

20

35

35

1 , 8

0,12

1,5

551Н

2 - 4

1000

30

8

1,5

10

WJ-448-2

2,2—2,3

1 5 - 9 0

1 4 — 2 2

 

2,6

 

0,9

(для связ­

 

 

 

 

 

 

 

ных спут­

 

 

 

 

 

 

 

ников)

 

 

 

 

 

 

 

VTS6350A1

2 ,5 -3 ,5

1500

30

40

6,2

1 , 2

7

VTC6160A1

4 — 8

20

35

2.5

0,01

1,2

пп м

пп м

пп м

пп м

пп м

Соленоид

ППМ

5X5X32 см

Соленоид

ППМ

5X5X47 см, К. П. д. 25%

WJ-436-1

4.4—5

125

4 5

5,3

0,01

2,0

Г1ПМ

VTC6361A1

5 ,9 -6 ,4

600

33

35

6,2

0,5

4,5

п п м

WJ-440-1

5 ,5 - 9

600

30

■--

8,3

“—

5

п п м

 

 

 

 

 

 

 

 

7,6X46 см,

 

 

 

 

 

 

 

 

к. п. д. 25%

VTH6170A1

6-11

20

35

30

3,2

0,09

1,1

ППМ

VTX6181A1

8,2 -1 2 ,4

20

54

27

3,6

0,09

1 . 4

ППМ

VTX6280A1

8,2—12,4

100

50

40

4,95

0,225

2,5

ППМ

VTV6190A1

12,4—18

10

30

30

3,9

0,05

2,7

п п м

МА-2000

0,35—0,7

300

26

2.1

0,66

Соленоид,

 

 

 

 

 

 

 

 

к. п. д. 30%

МА-2003

0 ,3 -0 ,9

1000

26

2

1,5

Соленоид,

 

 

 

 

 

 

 

 

к. п. д. 30%

МА-2002

5 ,9 -6 ,4

8

34

2.5

0,04

ППМ,

 

 

 

 

 

 

 

 

к. п. д. 16%

МА-4837

6 ,4 -7 ,8

3

40

 

1,85

0,022

1

ППМ,

 

 

 

 

 

 

 

 

5X52X21 см

300


8.2.Твердотельные усилители и генераторы

Врезультате бурного развития твердотельные приборы вплот­ ную приблизились по основным параметрам к электровакуумным приборам. Малые вес и габариты и низкие питающие напряжения, упрощающие источники питания, делают твердотельные приборы особенно перспективными в бортовой аппаратуре космических ап­ паратов и ракет. Однако по уровню выходной мощности, полосе рабочих частот и коэффициенту усиления приборы на твердом теле

пока еще уступают электровакуумным приборам.

Среди всего многообразия твердотельных приборов можно вы­ делить транзисторы, варакторные диоды, туннельные диоды и СВЧ-приборы на объемном эффекте. Большинство из этих прибо­ ров может работать как в усилительном, так и в генераторном ре­ жимах. Ниже приводится краткая характеристика указанных ти­ пов твердотельных приборов.

Из всех твердотельных приборов, применяемых для генерации и усиления электромагнитных колебаний, наиболее освоенными яв­ ляются транзисторы. Современные транзисторы позволяют полу­ чить коэффициент усиления по мощности свыше 5 дб на частоте 4 Ггц и могут генерировать на частотах до 6 Ггц. Диапазон выход­ ных мощностей лежит в пределах от 50 вт на 500 Мгц до 75 мвт на 4 Ггц. Зависимость мощности и к. и. д. генерируемых колеба­ ний от частоты, характерная для некоторых экспериментальных и промышленных транзисторов США, представлена на рис. 8.9. Одно из существенных достоинств транзисторов: их высский к. л. д. в низкочастотной части СВЧ-диапазона; в непрерывном режиме на частоте 2 Ггц к. п. д. до 25%, а на 500 Мгц он может достигать

60%.

Варакторные диоды (диоды с переменной емкостью) с внешним возбуждением при помощи транзисторов могут обеспечивать вы­ ходную мощность в СВЧ-диапазоне намного большую, чем тран­ зисторы. Их можно использовать в качестве генераторов, па­ раметрических усилителей или преобразователей, повышающих

частоту.

Туннельные диоды используются в основном для усиления СВЧ-колебаний. Считается перспективным использование усилите­ лей на туннельных диодах в качестве элементов фазированных ре­ шеток бортовых РЛС.

СВЧ-приборы на объемном эффекте можно разделить на три основные группы: лавинно-пролетные диоды, диоды Ганна и при­ боры с ограниченным накоплением объемного заряда. Потенциаль­ ные возможности применения объемных приборов далеко не исчер­ паны. По всей видимости, они будут применяться в фазированных антенных решетках в качестве излучающих элементов.

Лавинно-пролетные диоды (ЛПД) относят к широкому классу генераторных устройств, в которых ударная ионизация исполь­ зуется для возбуждения лавины носителей заряда, дрейфующих затем в пролетной области и обусловливающих возникновение

302


303

отрицательного сопротивления и колебаний. В ЛПД величина ла­ винного тока весьма значительна, поэтому при работе в режиме не­ прерывных колебаний необходимо принимать меры для отвода теп­ ла. В разработанных в США ЛПД мощность 180 вт получена на частоте 800 Мгц, мощность 100 вт —• на частоте 2 Ггц (к. п. д. 20%) и 700 вт — на частоте 0,5 Ггц (к. п. д. 35%).

Указанные параметры получены на экспериментальных образ­ цах. Серийные же приборы имеют выходную мощность 10—100 мвт на частотах 8—26 Мгц при к. п. д. 1—5%. Лавинно-пролетные диоды могут также работать в режиме усиления.

В сентябре 1963 г. было опубликовано сообщение Дж. Б. Ганна об обнаруженном им эффекте генерации СВЧ-колебаний в объеме арсенида галлия при превышении напряжением смещения некото­ рого порового значения. Приборы, работающие по этому принципу, получили имя изобретателя.

Основное значение диодов Ганна — генерация высокочастотной энергии в диапазоне частот свыше 1 Ггц, хотя в принципе возмож­ но их использование в качестве усилителей. В настоящее время приборы, работающие на эффекте Ганна, еще значительно от­ стают от транзисторных генераторов по к. п. д. и уровню генери­ руемой мощности. Получению больших уровней мощности от дио­ дов Ганна препятствуют два фактора: трудности, связанные с от­ водом тепла, выделяющегося при работе прибора, и качество арсе­ нида галлия, из которого изготовляются генераторы. За рубежом развитие приборов, работающих на основе эффекта Ганна, идет по пути повышения генерируемой мощности и освоения более низ­ ких частот.

Генератор на эффекте Ганна относится к так называемым «про­ летным» приборам, т. е. приборам, у которых частота генерации определяется временем пролета электронов через область р-n пере­ хода. Время пролета носителей через р-n переход в обычных тран­ зисторах или туннельных диодах составляет лишь долю периода генерируемых колебаний. Частота возникающих колебаний прибли­ зительно обратно пропорциональна длине перехода и ориентиро­ вочно может быть вычислена как 107/L, гц (L в см).

Для диодов толщиной примерно 100 мкм напряжение, при ко­ тором поле достигает критической величины, составляет всего не­ сколько десятков вольт. Если учесть, что к. п. д. преобразования энергии в этих приборах уже в настоящий момент достигает не­ скольких процентов, то станет понятен интерес к использованию эф­ фекта Ганна для создания простых и эффективных генерагорев СВЧ-диапазона. От генератора Ганна уже получены параметры, которые являются рекордными для твердотельных СВЧ-генера-

торов.

Повышенный интерес, проявляемый к разработке и усовершен­ ствованию генераторов Ганна, видимо, приведет к тому, что в бли­ жайшем будущем эти генераторы смогут найти еще более широкое применение не только в качестве заменителей гетеродинов и кли­ стронов, но и как заменители лампы обратной волны или в каче-

304


 

 

 

 

Т а б л и ц а

8. 6

Основные параметры генераторов Ганна в непрерывном режиме

 

Страна-изгото­

Средняя

Максимальная

Коэффициент

Мощность

Диапазон

частота ^диа­

выходная

питания по

механической

витель

пазон рабочих

мощность,

полезного

постоянному

перестройки

частот^, Ггц

М В Т

действия, U

току, Вт

частоты,

Мгц

Япония

2.5

280

3,6

7,5

 

 

Япония

3,7

212

3,0

6,7

 

 

США

5,0

120

3,8

 

 

Япония

8.3

215

5,7

 

 

Япония

7,7

340

5,5

6,2

 

 

США

9.2

100

2,5

5,8

 

 

Япония

9,5

145

10% от

США

(4 -12)

100

5,3

Япония

7

50

1,0

2,3

несущей

250

 

США

(6-12)

25

 

3,15

1000

 

(9-12,4)

 

стве самостоятельных источников СВЧ-мощноети в фазированных антенных решетках. В табл. 8.6 представлены основные характе­ ристики экспериментальных приборов, использующих эффект Ган­ на, разработанных различными фирмами США и Японии.

Табл. 8.7 содержит основные параметры, полученные к 1968 г. на генераторах в импульсном режиме.

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 8.7

Основные параметры генераторов Ганна в импульсном режиме

Фирма-изготовитель

Мощность,

Частота,

К. п. д„

Режим

В Т

Ггц

Центр NASA

 

1 0 0 0

1

 

ОНОЗ*

RCA

универ-

420

1,05

Ганновский

Корнельский

350

8

ОНОЗ

ситет

 

143

2,2

18

Ганновский

RCA

 

RCA

 

1 1 2

1,9

24

RCA

универ-

56

1,24

15

Корнельский

33

1 0

ОНОЗ

ситет

 

 

4

6,3

 

шм

 

1 0

 

* Режим ОНОЗ рассматривается ниже.

Как видно из приведенных таблиц, приборы на основе эффекта Ганна могут работать в широком диапазоне частот. Теоретиче­ ский анализ показывает, что верхняя граница генерируемых частот определяется 500 Ггц. К настоящему времени получена генерация на частоте 370 Ггц.

'/411—754

305