Один конец стержня помещен в прямоугольный волноводный резо натор Х-диапазона, куда поступают сигналы импульсного генера тора частоты 8,7 Ггц. Второй конец стержня помещен в другой волновод, откуда поступают сигналы магнетронного генератора ча стоты 17,4 Ггц (источник накачки). Векторы напряженности маг нитного поля на обоих концах стержня перпендикулярны оси стержня и параллельны друг другу.
Стержень и волноводы помещены в контейнер с жидким гелием. Подаваемые на вход сигналы преобразуются в так называемые магнито-упругие колебания, представляющие собой сочетание спи новых и звуковых волн. Параметрическое усиление осуществляется путем подачи сигналов накачки к противоположному концу стерж ня. Длительность задержки зависит от величины приложенного магнитного поля. Изменение магнитной индукции поля на 20 гаусс меняет задержку сигнала на 1 мксек. Полученные при эксперимен тах длительности задержки находились в пределах от 5 до 15 мксек, а усиление достигало 35 дб относительно уровня мощно сти входного сигнала. При этом ширина полосы при максималь ном усилении составляла 4—5 Мгц. Предполагается, что в L-диапазоне такая линия задержки сможет работать без охла ждения.
Одним из перспективных устройств, реализующих плавно регу лируемую задержку радиосигналов, является лазерно-акустическая линия задержки, принцип действия которой основан на акустиче ском управлении выходным излучением лазера. Электрический сигнал преобразуется в акустическую волну, распространяющую ся в замедляющей сплошной среде; эта волна взаимодействует с лучом лазера, который проходит сквозь данную среду. Оптический детектор выделяет огибающую излучения лазера. Величина за держки определяется временем распространения акустической вол ны от преобразователя до места входа в среду луча лазера и мо жет регулироваться перемещением замедляющей среды.
Другой способ плавного изменения времени задержки предпо лагает электрооптическое отклонение луча. Полоса пропускания, достижимая в такой линии задержки, составляет 5 Мгц при цен тральной частоте 1 Ггц. В ближайшее время предполагается полу чить в лазерно-акустических устройствах полосу пропускания до 40—50 Мгц. Потери в подобных устройствах составляют обычно 80—85 дб в широком диапазоне рабочих частот от 200 до 1000 Мгц при отношении сигнал/шум 35—40 дб. В системе с однократным
прохождением луча время |
задержки может достигать |
10 мксек. |
В системе с многократным |
отражением |
акустического |
импульса |
время задержки значительно возрастает. |
|
|
8.6. Малогабаритные источники питания
Бортовые источники питания должны обладать рядом качеств, основными из которых являются: автономность, высокая надеж ность при отсутствии дублирования, термоустойчивость в широком
диапазоне температур, малый удельный вес (вес на единицу мощ ности), малый удельный объем.
Особенностью бортовых источников в зарубежных станциях по мех является кратковременность работы при одноразовом исполь зовании. Время работы ограничено полетным временем, которое для межконтинентальных баллистических ракет не превышает
30—40 мин.
Для работы сложных радиотехнических устройств, какими яв ляются станции активных помех, обычно требуется много различ ных номиналов постоянных и переменных напряжений с различ ным потреблением тока. В соответствии с этим источники питания бортовой аппаратуры состоят из первичных и вторичных. Первич ные источники питания постоянного тока обычно являются низко вольтными (до 30 в). Напряжение первичных источников преобра зуется вторичными источниками питания с целью обеспечения не обходимых высоковольтных номиналов для питания всех электри ческих цепей схемы.
В качестве первичных источников электроэнергии в принципе могут применяться генераторы: магнитогидродинамические, термо электрические и термоэлектронные, солнечные батареи, химиче ские и биохимические источники, топливные элементы.
Приведенным выше требованиям в наибольшей степени отвечают химические источники, превращающие химическую энергию окислительно-восстановительных процессов в электри ческую.
Среди химических источников тока большое распространение получили аккумуляторы, краткие характеристики которых приве дены в табл. 8.10.
|
|
|
|
Т а б л и ц а 8.10 |
|
|
Основные параметры аккумуляторов |
|
Тип аккумулятора |
ЭДС, в |
Теоретическая удельная |
|
энергия*, вт-ч-кг-1 |
|
|
|
|
|
Кислотный.................................. |
2,10 |
175 |
|
Никель-кадмиевый |
. . . . i . |
1,36 |
220 |
|
Никель-железный ................... |
1,40 |
273 |
|
Серебряно-цинковый . . . . . |
1,85 |
459 |
* Под теоретической удельной энергией понимается величина энергии, снимаемой с 1 кг веса активных веществ при коэффициенте их использования, равном единице, т. е. это предел, к которому следует стремиться при повышении удельных характеристик.
Как следует из таблицы, наибольшей удельной энергией обла дают серебряно-цинковые аккумуляторы. Разрабатываемые и из готовленные в США серебряно-цинковые аккумуляторы чаще все
го используются на ракетах и спутниках. Выпускаются аккумуля торные батареи емкостью от 0,1 до 300 а-ч при времени разряда
от |
3 мин до |
1 ч. Такие батареи могут работать при температурах |
от |
—55 до |
+75° С. К настоящему времени удельная энергия на |
единицу веса достигает 130 вт-ч-кг^1, а удельная энергия на еди ницу объема — 300 вт-ч-дм "3. Столь высокие показатели достиг нуты в усовершенствованных батареях, которые собираются из элементов, представляющих собой так называемые двойные элек троды: положительный и отрицательный, прикрепленные к проти воположным сторонам токоснимателя. Между элементами находятся электролит и разделитель. Такая конструкция позволяет значи тельно уменьшить вес и размеры батареи. Основные характеристи ки усовершенствованных батарей с к. и. д. 65—85% приведены в табл. 8.11.
Значительное внимание уделяется в США разработке вторич ных источников питания различного назначения (конвертеры). Коэффициент полезного действия конвертеров зависит от уровня мощности, в лучшем случае значение к. п. д. в диапазоне мощности 10—100 вт составляет 90%. Для получения максимального общего к. п. д. усилителя (конвертер плюс ЛБВ) необходимо конвертер разрабатывать применительно к данной ЛБВ. В настоящее время широкое применение находит пакетирование ЛБВ с конвертером, работающим от первичного источника питания напряжением 28 в. В зависимости от типа ЛБВ вес усилителей изменяется от 1,35 до 9 кг, но общий к. п. д. таких усилителей еще низок. Так, например, к. п. д. усилителя в 3-см диапазоне достигает всего 26%.
Т а б л и ц а 8. И
Характеристики аккумуляторных батарей с к. п. д. 65—85%
|
Удельная энергия |
Удельная энергия на еди |
Энергия, вт'Ч |
на единицу веса, |
|
вт-ч-кг“ * |
ницу объема, вт*ч*дм—^ |
10-50 |
22—44 |
62,5—125 |
50—200 |
44—66 |
125,0—187,5 |
200-1000 |
66-110 |
187,5—250 |
1000—5000 |
110-132 |
250,0-312,5 |
8.7. Радиационная стойкость элементов радиоаппаратуры
Исследования воздействия радиации, возникающей при ядерном взрыве, на радиоэлектронную аппаратуру проводятся в США
с 1948 г.
Физические картины ядерных взрывов, произведенных в атмо сфере и за ее пределами, различны. В разреженном пространстве ударные волны, вызванные взрывом, слабее. Но в этом случае сво
бодно распространяются осколки деления, нейтроны, гамма-лучи и рентгеновские лучи. В связи с этим бортовая аппаратура ГЧ мо жет получить большие дозы радиации в результате подрыва ядерных средств на внеатмосферном участке. На больших высотах, где влиянием атмосферы можно пренебречь, интенсивность излучения падает обратно пропорционально квадрату расстояния в соот ветствии с обычным законом затухания энергии, распространяю щейся от точечного источника. Атмосфера быстро нейтрализует все заряженные частицы и поглощает мягкие рентгеновские лучи, а также часть гамма-излучения. Однако при поглощении гаммалучей воздухом создается сильный электромагнитный импульс, представляющий серьезную опасность для радиоаппаратуры. Им пульс проникающей радиации является основным поражающим фактором не только в верхних слоях атмосферы, но и в кос мосе.
Влияние основных видов ионизирующих излучений на работо способность элементов радиоаппаратуры оценивают следующими
характеристиками: |
|
(нейтр/см2); |
|
— допустимым нейтронным потоком |
при этом |
— экспозиционной дозой гамма-излучения |
(рад), |
10й нейтр/см2 соответствует 1,8 - 105 рад; |
дозы |
гамма-излучения |
— мощностью |
экспозиционной |
(рад • сек-1) . |
|
|
потоков |
радиации |
При этом в качестве предельных значений |
приняты уровни радиации, которым соответствует 5% отказов по лупроводниковых приборов или изменение свойств материалов по любому из параметров на 25% •
Экспозиционная доза ионизирующего излучения условно пред ставляет собой энергию, поглощенную в некотором веществе (или «модельной» среде). Эта энергия определяется по реакции иони зации, происходящей в конкретном веществе, по сравнению с ионизацией, например, углерода или воздуха («модельная» среда) в условиях электромагнитного равновесия (т. е. в свободном воз душном пространстве на расстоянии от других тел, превышающем длину пробега вторичных электронов).
Справедливости ради следует заметить, что экспозиционная доза, например, рентгеновского и гамма-излучений в общем слу чае не равна поглощенной дозе этих излучений, поскольку энер гия, переданная заряженным частицам, и поглощенная энергия излучения различны. Экспозиционная доза становится равной по глощенной дозе по эффекту ионизации только в условиях элек тронного равновесия.
Для получения данных о возможности безотказной работы отдельных элементов радиоэлектронной аппаратуры при воздей ствии ядерного излучения определенного типа и с определенной мощностью в США было проведено большое число эксперимен
тов. |
Некоторые |
результаты |
экспериментов |
опубликованы |
(табл. 8.12—8.15) |
и характеризуют стойкость современной элек |
тронной аппаратуры США. |
|
|
