Файл: Капышев, В. И. Радиопередающие устройства сверхвысоких частот [учеб. пособие].pdf

Рис. 3,1 1 . Эквивалетная схема магнетрона

На этой схеме J / е - электронная проводимость, учи­ тывающая действие на колебательную систему всего электрон ного потока:

Уе =Ge +}Вег

Б эквивалетной схеме на рис. 7.14,6 проводимость контура У к а Ун = (гн + ]3н - пере­ считанная к зажимам контура проводимость нагрузки. При этом пересчете петлю связи можно рассматривать как идеаль ный трансформатор с коэффициентом трансформации

Электронное смещение частоты связано с изменением реактивной проводимости Be . При работе магнетрона электронный ротор вращается синхронно с высокочастотным полем, однако может иметь место некоторый сдвиг ротора пс фазе по сравнению с идеальным случаем, когда центры сгустков электронов попадают в максимальное тормозящее поле. Если сгустки сдвинуты в сторону отставания, то ре­ активная проводимость Be будет положительная, т .е . ем-

•95

Нагрузочные характеристики отражают зависимость генерируемой частоты и мощности от параметров нагрузки: модуля и фазы коэффициента отражения нагрузки.

Нагрузка вносит в колебательную систему магнетрона активную и реактивную проводимости, изменение которых приводит к вариации частоты и мощности на выходе магне­ трона. Явление зависимости частоты генератора от 'пара­ метров нагрузки называется затягиванием частоты.

Магнетрон обычно работает не непосредственно на нагрузку, а на передающую линию (коаксиальную или вол­ новодную), соединяющую его с нагрузкой. Магнетрон с под­ ключенной к нему нагрузкой может быть представлен эквивалетной схемой, изображенной на рис. З .П . Входная

уl~rs~J2rsin У

В стационарном режиме генератора выполняются усло­ вия равенства нулю суммы активных и реактивных состав­ ляющих проводимостей (баланс амплитуд и фаз):

Если пренебречь изменением реактивной электронной про­ водимости 8 е , то подключение небольшой по величине проводимости нагрузки Ви лриводит_к изменению часто­ ты, которое может быть получено из (3 .2 0 )’■

97

Затягивание частоты, как видно из рис. 3,12 ,4, равно удвоенному значению частоты, определяемой из выражения (3.23):

который понимается затягивание частоты при коэффициен­

Коэффициент затягивания частоты является важным пара­ метром современных генераторов диапазона СВЧ. Если из­ вестна величина Fo , нетрудно вычислить затягивание частоты при любой другой величине КСВН нагрузки:

ротность резонаторной системы генератора. Требование малого затягивания не совпадает с условием отдачи максимальной мощности. Требование большой величины внешней добротности обусловливает малую связь гене­ ратора с нагрузкой и, следовательно, меньшую величи­ ну мощности в нагрузке.

На рис. 3 .12,6 представлены графики изменения мощности в зависимости от модуля и фазы коэффициента отражения. Из приведенных графиков следует, что изме­ нение мощности в зависимости от фазы нагрузки носит периодический характер, причем с увеличением модуля коэффициента отражения перепад мощности в нагрузке' возрастает.

Следует обратить внимание на то, что увеличение

совании нагрузки могут достигать значительных величин, что является нежелательным явлением в передающем устройстве. Особенно высокие требования предъявляют­ ся к стабильности частоты.

Рис. 3,12. Зависимость частоты (а) и мощности (б) от параметров нагрузки

Зависимость частоты и мощности автогенератора от нагрузки, как видно из рис. .3 .1 2 ,,можно уменьшить, улучшив согласование нагрузки с передающей линией. В тех случаях, когда фаза коэффициента отражения изменяется незначительно и дальнейшее улучшение согласо­ вания невозможно, стабильность частоты автогенератора можно повысить, включив в передающую линию устройство для регулировки фазы - фазовращатель. С помощью фазо­ вращателя устанавливается такая фаза, при которой ва­ риация частоты при изменении фазы нагрузки в неболь­ ших пределах минимальная.

99

Для улучшения согласования в передающих устройствах'

Шн # /

При использовании магнетронов, особенно перестраивае­ мых, возникают специфические трудности, если между маг­ нетроном и нагрузкой включена линия большой длины (неско­ лько десятков длин волн), В этих условиях могут воз­ никать скачкообразные изменения частоты, при которых вид колебания не изменяется, а рабочая точка переска­ кивает из одного положения в другое в ^пределах нагру-