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

1 2 9

Р и с .4 ,1 3 , Искажения импульсов колебаний выходного сигнала при больших спадах'(I) и пульса­ циях вершны импульса анодного напряжения (б)

Из рис.4,13 видно, чвО’ если во время действия модулирующе­ го импульса анодное напряжение амплитронй превышает напряже­ ние срыва Ua , то процесс усиления прекращается и на выходе амплитрона действуют интенсивные шумовые колебания. Напряжение срыва усиления в амплитроне соответствует такому анодному напряжению ыногорезонаторного магнетрона, при котором происхо­ ди^ переход на другие виды колебаний. Искажения и срыв усиления зависят от добротности колебательной системы амплитрона. При большой добротности и больших пульсациях чаще происходит срыв

усиления.

I

5. Особенности применения амплитрона

При построении передающего устройства на амплитроне необхо­ димо прежде всего учитывать его свойство '‘прозрачности", т .е, отсутствие заметного затухания сигнала при прохождении.через амплитрон.

130

Указанное свойство амплитрона позволяет управлять колеба­ ниями СВЧ на низком уровне мощности. Кроме того, во всей рабочей полосе частот передатчик может работать, на пониженной мощности. OB'предыдущего каскада усиления или генератора. Оконечный каскад в этом случае является пасоизным элементом высокочастотной линии передачи.

Малое затухание холодного амплитрона позволяет сравнительно просто осуществлять резервирование передатчика. Основной и ре­ зервный амшштраны в этом случае могут бить включены последова тельно, а коммутация перехода с основного усилителя на резерв­ ный и обратно осуществляется путем подачи анодного; напряжения только на рабочий комплект.

При использовании амплитрона свойство прозрачности наклады­ вает определенные требования к элементам межкаокадных развя­ зок.

Это вызвано тем, что значительная’мощность колебаний отра­ женной волны от нагрузки каждого амплитрона может оказать существенное влияние на предыдущий каскад. Так, например, если предполагается работа амплитрона на нагрузку с КСВН=1,Э-1,5 , а внутреннее согласование вывода энергии с замедляющей систе­ мой такое, что КСВН не превышает 1,15-1,3 в полосе рабочих частот, то мощность колебаний отражение® млиы может достигать величины порядка 4-6# относительно уровня выходной мощности.

Отраженная волна, распространяясь без существенного затуха­

болыиих,отраженная волна соизмерима о входной мощностью, что вызывает искажения усиливаемого сигнала как по амплитуде„ так и по фазе. Малая развязка между входом и выходом амплитрона приводит к существенному влиянию на устойчивость предыдущего усилителя-(или генератора). При этом зависимость фазы (часто­ ты) и мощности от параметров нагрузки сильно возрастает. Поэтому при использрвании амплитрона в усилительной цепочке обязательными являются межкаскадные элементы развязки, обла­

131

дающие вентильными свойствами (ферритовые вентили). На практик ке чаще находят применение ферритовые вентили о обратима эатуханием 15-25 дб.

Величина обратного затухания зависит от требований, предъяв­ ляемых к стабильности выходной мощности и фазы. Причем для по­ лучения высокой стабильности фазы выходного сигнала может потребоваться большая величина обратного затухания,

б. Принцип действия и чаототные характеристики стабилитрона

ПлатИиОтрон, как любой другой усилитель, кокет быть переве­ ден в автоколебательный режим путем создания дополнительной цепи обратной связи. Включение в цепь обратной связи платинотрона высокодобротного резонатора позволяет получить автогене­ ратор (стабилотрон), обладающий весьма высокой стабильностью частоты.

Конструктивно стабилотрон выполняется ц. виде платинотрона, выходной тракт которого имеет специальные элементы для осу­ ществления внутренней обратной связи по отраженной волне.Вход­ ной тракт стабило.трона нагружен на высокодобротный стабилизи­ рующий резонатор. Стабилизирующий резонатор включается парал­ лельно линии передачи. Для обеспечения широкополосной работы стабилотрона в цепь обратной связи введен переменный фазовра­ щатель. В качестве отражающего элемента может быть использова­ но металлическое кольцо, создающее небольшую неоднородность в коаксиальном элементе, емкостная или индуктивная диафрагма в случае применения волноводного тракта либо неоднородность в виде рассогласованного с замедляющей системой вывода высоко­ частотной энергии.

Ср стабилизирующим резонатором связана поглощающая нагрузка, назначение которой заключается в поглощении энергии нежелатель­ ных видов колебаний, частота которых существенно отличается от частоты резонатора.

■ Принципиально работа стабилотрона может быть представлена следующим образом (рис.4 .1 4 ,б). Пусть на выходе платинотрона появился шумовой сигнал. Часть мощности этого сигнала отражает-

1зг

ся от отражающего элемента и начшда-даигаться в обратной направлении. Эта отраженная мощность проходит без затухания через замедляющую систему платинотрона, фазовращатель и попа­ дает на вход резонатора.

Включенный параллельно линии передачи резонатор создает в точ­ ках 1-1 линии передачи максимальный коэффициент отражения на собственной резонансной частоте (ри с,4 .1 5 ).Отраженная волна частот^поступает на вход платинотрона, усиливается, как в амплитроне, и вновь попадает на отражающий элемент, коэффициент отражения которого не зависит от частоты. Далее часть этой

Рис.4.15. Зависимость фазового сдвига и коэффициента отражения линии передачи в месте подключения резонатора

Таким образом, цепь обратной связи оказывается замкнутой. При этом положительная обратная связь будет обеспечиваться

хзз лить на частоте /о первоначального шумового оигнала, на ко­ торую настроен объемный резонатор.

Очевидно, что в стационарном режиме стабилотро.иа должны выполняться условия баланса амплитуд и фаз.

Условия баланса амплитуд и оамозозбукдения очевидны из рассмотрения принципиальной схемы стабилотрона (рис.4 .1 4 ,б):

Выполнение условия (4.7) достигается подбором величины коэффициента отражения отражающего: элемента fo .

Условие, баланса фаз на частоте возбуждения может быть записано в виде

fc/V- фазовый одвиг в фазовращателе;

\$агр- сдвиг фазы, ооэдаэаемый отражающим элементом;

Аналогично

характеристики стабило трона.

Учитывая, что. крутизна суммарной фазочастотной характерис­ тики определяется крутизной фазочастотной характеристики стабилизирующего резонатора, т .е .

стабилизации необходимо увеличивать добротность стабилизирующе­ го резонатора Qu . Величина йн для реальных стабилотронов колеблется от 200 до 1000, Отношение Se/fo составляет около 0,02-0,06. Практически достигаемое значение коэффициента стабилизации составляет 50-100.

Значительное увеличение добротности стабилизирующего резо­ натора ограничивается электрической прочностью линии, соеди­ няющей резонатор с платинотроноы, элементами связи линии с резонатором, длительностью импульса (шириной спектра), требова­ ниями к. выходной мощности и коэффициенту полезного действия.