Файл: Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие].pdf

менно с увеличением анодного тока произойдет увеличение полез­

прямым. Следовательно, при изменении Ua происходит почти ли­ нейное изменение / а . При этом сравнительно небольшому измене­ нию анодного напряжения соответствует значительное изменение анодного тока. Ввиду этого режим магнетрона обычно контро­ лируют по величине анодного тока.

Вторая причина такого контроля режима магнетрона заклю­ чается в следующем. Амперметр представляет собой очень про­ стой прибор. Импульсный вольтметр на десятки киловольт являет­ ся сложным н дорогим прибором.

Заметим, что линии постоянных мощностей подобны гипербо­ лам. Причина этого видна из уравнения для колебательной мощ­ ности

Если бы КПД магнетрона т| был неизменным в рабочей обла­ сти, то линии постоянных мощностей были бы идеальными гипер­

трона снимают при согласованной нагрузке.

8. Стабилизация частоты

ч

Стабильность частоты магнетронного генератора в значитель­ ной мере влияет на дальность действия радиолокационной стан­ ции и надежность работы линии связи. Поэтому требуется при­ нимать меры стабилизации частоты. Существуют медленные и бы­ стрые изменения частоты. Медленные изменения обусловлены из­ менениями температуры, вращением антенны и медленным изме­ нением питающих напряжений. Во всех этих случаях частота колебаний в импульсе остается неизменной, а от импульса к им­ пульсу изменяется. Быстрые изменения частоты обусловлены из­ менениями напряжения Ua в течение импульса и влиянием несо­ гласованной нагрузки. При этом частота колебаний изменяется в течение длительности импульса.

При изменении температуры анодного блока на 1°С частота

нужно сохранять постоянной. Практически это очень трудно вы­ полнить, так как магнетрон обдувается воздухом и, следователь­ но, его температура зависит от температуры охлаждающего воз­ духа.

120

Для устранения нестабильности, вызванной изменением Ua, применяют стабильный источник £/а и выбирают такой режим ра­ боты магнетрона, при котором изменения Ua мало влияют на ча­ стоту. При импульсной модуляции предъявляются жесткие требо­ вания к форме модулирующего импульса: его вершина должна быть плоской, т. е. напряжение в течение импульса должно быть постоянным.

Несогласованная нагрузка вносит в магнетрон реактивное со­ противление и тем влияет на частоту колебаний. Так как вносимое сопротивление непостоянно и в сильной степени зависит от длины

к нагрузке

передающей линии и частоты, то это приводит к уходу частоты на

на заключается в применении высокоэталонного внешнего резона­ тора. Он подключается к выходной линии (или волноводу) неда­ леко от магнетрона, как показано на рис. 1.94. Резонатор стаби­ лизирует параметры колебательной системы магнетронного гене­ ратора, и тем самым значительно повышает стабильность частоты передатчика РЛС .

§9. УСИЛИТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ НА ЛБВ

1.Общие сведения о лампах бегущей волны

Лампы бегущей волны (ЛБВ) применяются для усиления и генерации электрических колебаний в диапазоне дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн. Принцип действия усили­ телей и генераторов с такими лампами основан на длительном взаимодействии замедленной бегущей волны электромагнитного поля с электронным потоком неодинаковой плотности. Время взаимодействия поля и электронного потока (луча) обычно изме­ ряется десятками периодов высокочастотных колебаний.

121

В любой конструкции на ЛБВ имеются следующие элементы:

ны (ЛОВ). Их конструктивное выполнение очень разнообразно.

Наиболее распространенная схема усилителя на ЛБВ изобра­ жена на рис. 1.95.

Разрез -лампы по АБ

I 0 _ f Q + 0 '

Рис. /.95. Схема усилителя на ЛБВ

Основным элементом усилителя является сама лампа. Ее стек­

баллона расположена проволочная спираль 2. Диаметр спирали бывает 3—5 мм. Спираль закреплена четырьмя (или тремя) тон­ кими стержнями 3 из кварцевого стекла или керамики. На одном конце лампы расположена электронная пушка, состоящая из ка­

122

ный провод коаксиальной линии, а ее внутренним проводом яв­ ляется спираль, выполняющая роль замедляющей системы. Ме­ таллический цилиндр соединен с широкими стенками двух волно­ водов, в которых сделаны отверстия для лампы.

Между волноводами намотана основная фокусирующая катуш­ ка 9. Ее часто называют соленоидом. По виткам соленоида про­ ходит постоянный ток, создающий в лампе продольное магнитное поле. Благодаря ему электроны летят внутри спирали очень узким лучом. Предварительная фокусировка электронного луча и сооб­ щение ему кинетической энергии движения осуществляются ано­ дами электронной пушки.

сирующие катушки выполняются из отдельных секций. Каждая секция намотана из оксидированной алюминиевой фольги. Общее число витков фокусирующих катушек огромно. Поэтому напря­ женность фокусирующего магнитного поля внутри ЛБВ получает­ ся порядка десятков ампер на метр.

Из схемы усилителя видно, что спираль лампы с обоих концов соединена с металлическими цилиндрами, имеющими длину, близ­ кую к четверти волны усиливаемых колебаний. Эти цилиндры вме­ сте с наружной металлической трубкой (соединенной с волново­ дами) представляют собой два коаксиальных дросселя. Благодаря им не происходит утечки высокочастотной энергии с обоих сторон лампы.

Концы спирали 7 и 5 выполняют роль переходных устройств. Их часто называют элементами связи между волноводами и лам­ пой или спиральными миниатюрными антенками. Поскольку спи­ раль имеет соединение со вторым анодом, то она находится под положительным потенциалом относительно катода. В паспорте ЛБВ, а также в описаниях конструкций напряжение второго анода часто называют напряжением спирали. Оно бывает порядка сотен или тысяч вольт. На первом аноде напряжение значительно меньше.

Необходимыми элементами усилителя являются два согласую­ щих поршня 11 и 12. При помощи поршня производят согла­ сование входного волновода с лампой для получения режима бе­ гущих волн в этом волноводе. При помощи поршня 12 осуще­ ствляют согласование лампы с выходным волноводом для полу­ чения режима бегущих волн в лампе. Практически обе регулиров­ ки взаимно связаны. Они производятся один раз на заводе и в про­ цессе эксплуатации усилителя не изменяются. Для точной установ­ ки лампы по центру фокусирующего магнитного поля в конструк­ ции усилителя предусматриваются юстировочные (центрирующие) приспособления. Это могут быть эксцентриковые втулки, центри­ рующие винты или иные устройства.

Пользуясь рис. 1.95, разберем физические процессы, происходя­ щие в Л Б В при усилении радиоимпульсов.

.123

1-й случай. Источники питания включены, но сигнала на входе

Сквозь отверстие второго анода электроны движутся равно­ мерным потоком. Магнитное поле фокусирующих катушек удер­ живает электронный поток в виде тонкого луча. Оно не изменяет

Направление движения электромагнитного поля

Рис. 1.96. Электрическое высокочастотное поле бегущей волны внутри спи­ рали при отсутствии электронного потока

энергии электронов. Поэтому внутр-и спирали электроны летят с постоянной скоростью. В любом сечении спирали плотность элек­

При отключенном питании катод Л Б В холодный и электрон­ ного потока в лампе нет. Нет и магнитного поля фокусирующих катушек. Если в это время на вход усилителя поступает радио­ импульс, то во входной спиральной антенне возбуждаются высо­ кочастотные колебания. Они создают в лампе электромагнитное поле высокой частоты, перемещающееся вдоль оси спирали. Кар­ тина высокочастотного электрического поля, возникающего ме­ жду витками спирали, показана на рис. 1.96. Магнитное высоко­ частотное поле, возникающее в ЛБВ, на рисунке не показано.

Если положение породней настройки обеспечивает полное со­ гласование лампы с волноводами, то вдоль оси спирали распро­ страняется только бегущая волна электромагнитного поля. Ско­ рость ее перемещения значительно меньше скорости света. Эта скорость называется фазовой скоростью волны в спирали. Она меньше скорости света во столько раз, во сколько раз длина

124