Файл: Брандт, А. А. Плазменные умножители частоты.pdf

преобразования на вторую гармонику от входной мощ­ ности, а в таблице 2 — данные эксперимента для эффек­

гармоники дали для эффективности преобразования зна­ чение 8% (—11 дб).

Авторы работы не делают никаких предположений относительно действующего механизма нелинейности, кроме указания на нелинейность вольтамперной характе­ ристики и влияния частоты столкновений, с которой дви­ жение электронов прерывается при столкновениях с ато­ мами. Иллюстрацией этого является зависимость эффек­ тивности преобразования для второй гармоники от дав­ ления газа, имеющая широкий максимум, как это видно из рис. 17.

Была сделана попытка связать эффективность преоб­ разования с распределением электронной плотности меж­

видно, что между электродами имеются два максимума отрицательного объемного заряда, между которыми, по предположению авторов, происходят колебания электро­ нов под действием высокочастотного электрического поля.

частотный коаксиальный тракт, являясь его непосредст­ венным продолжением, как это показано на рис. 19.

Рис. 19. Блок-схема умножителя частоты.

Разрядная камера, изображенная на рис. 20, была изго­ товлена из кварцевого стекла в виде цилиндрической колбочки длиной 15 мм и диаметром около 10 мм. Вдоль оси колбочки был впаян тонкостенный капилляр диамет­ ром 0,8 мм, внутрь которого вводился тонкий металличе­ ский штырь, являвшийся продолжением внутреннего проводника коаксиального тракта.

Разрядная камера помещалась на конце коаксиаль­ ного телескопического соединителя так, что его наружный

30 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УМНОЖИТЕЛЕЙ [ГЛ. II

проводник являлся круглым запредельным волноводом, препятствующим излучению высокочастотной энергии из

открытого конца.

Откачка воздуха из разрядной камеры и ее заполне­ ние газом осуществлялись посредством кварцевой трубки небольшого диаметра, через которую не происходило утечки плазмы из разрядной камеры [30].

При работе умножителя мощность высокой частоты от генератора Г через трансформатор импедансов ТИМ, коаксиальный шлейф Ш, проходной резонатор Р и коак­

дилась конденсатором, изменявшим емкость резонатора. Отвод мощности гармоники в нагрузку Я осуществлялся петлей связи, расположенной диаметрально противопо­ ложно первой с целью устранения их непосред­ ственного взаимодействия.

Шлейф Ш, выполнен­ ный в виде короткозамк­ нутого отрезка коаксиаль­ ной линии, предотвращал проникновение гармоник генератора в исследуемую цепь, а также рассеяние гармоник, возникающих в разрядной камере. Вклю­ ченный параллельно ос­ новной линии шлейф на­

страивался таким образом, чтобы его импеданс был мак­ симальным на основной частоте и минимальным на час­ тоте гармоники. Для создания пучности тока в проходной петле резонатора шлейф помещался от последнего на расстоянии целого числа полуволн выделяемой гармони­ ки, что обеспечивало наиболее эффективное возбуждение резонатора. При помощи телескопического соединителя можно было изменять электрическую длину линии от ре­ зонатора до разрядной камеры и тем самым согласовы- .

ности электрического поля.

Исследование работы умножителя производилось на

нелинейные эффекты в таком умно­ жителе связаны с движением элект­

ронов плазмы в неоднородном электрическом поле коак­ сиального конденсатора (рис. 21)

E = E ( r 0) sin со^.

Уравнение движения и его решение в этом случае имеют вид

х + vx = — — Е (r0) sin соt,

где е и m — заряд и масса электрона, v — частота столк­ новений, х — смещение электрона от положения г0 (х<г0).

Принимая во внимание, что в коаксиальном конденса­ торе напряженность поля изменяется по закону (10), и