Файл: Капышев, В. И. Радиопередающие устройства сверхвысоких частот [учеб. пособие].pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 56
Скачиваний: 0
1.7
Для широкополосного усиления более выгодно иметь клист роны о большим первеаноом электронного луча, что позволяет уменьшить ускоряющее напряжение. Получение больших значений первеанса наталкивается на большие трудности фокусировки луча и создания катодов с высокой эмиссионной способностью.
Первеанс луча имеет значения, лежащие в интервале
(О,7-7,0) a/в 3/2.
Сопротивление клистрона по постоянному току определяется соотношением (статическое сопротивление)
Ио - Т о
Дифференциальное сопротивление клистрона определяется но вольт-амперной характеристике (динамическое сопротивление)
_ aUo .
х " д Оо Соотношение между статическим и динамическим сопротивле
ниями клистрона
1 ' I R° ‘
Действительно, выражая соотношение для динамического со
противления |
через |
производную в рабочей точке, получим |
|||
|
|
_ |
сШо _ |
2 |
\ _ _ |
Так как |
J __ |
с/ |
3 |
Р tfUo |
|
Uo |
п |
, |
|||
то |
^ |
| |
Ro. |
|
о" |
I
с.. публичная
яа у ч * о - ^ 0 х н и ч в ; к а
ЭКЗЕМПЛЯР
иитьЛЬНОГО ЗАЛА,
in
le Pfcbll
Uc
Рио. j . Ю. Анодные характеристики усилительных клистронов
Анодная характеристика клистрона определяет зависимость
выходной мощности от ускоряющего напряжения.
На р и с .1.10 приведены типичные зависимости выходной мощ ности и к .п .д . от ускоряющего напряжения для случаев, когда остальные питающие напряжения и входная мощность остаются не изменными (кривая I) и когда при каждом изменении ускоряющего напряжения подбираются оптимальные значения входной мощности (кривая 2).
I
Из рисунка видно, "то пропорциональность между мощностью и ускоряющим напряжением для случая I справедлива только до определенных значений ускоряющего напряжения, после чего рост выходной мощности сигнала замедляется, а затем происходит даже ее уменьшение. В большинстве случаев замедление роста и последующий спад выходной мощности начинается при ускоряющих напряжениях, несколько превышающих рабочие значения.
При выборе оптимальных значений входной мощности указан ные явления не наблюдаются. При изменении ускоряющего напря жения вследствие изменения нагрузки резонатора лучом изме няется КСВН входа клистрона, в результате чего изменяется величина мощности, управляющая электронным лучом. Поэтому для поддержания неизменным уровня мощности, участвующей в уп равлении электронным лучом, необходимо изменять величину па дающей входной мощности.
Аналитически выходная мощность клистрона при условии ра боты катода в режиме пространственного заряда пропорциональ
на ускоряющему напряжению в степени 5/2, |
т ,е . |
РЬьп - Че РUp |
(1.4) |
Действительно, из соотношения для электронного к .п .д .
п |
Рёых |
РВых |
* |
Ро |
Z %Uc |
следует, что |
|
|
Р&ЫХ- |
Uc Jo - ^ р (Jo . |
|
По анодным характеристикам, исходя из допустимых измене ний выходной мощности, опрег' .-'Немых назначением передатчика, можно найти приемлемую стабильность величины ускоряющего на пряжения.
Фазовые характеристики. Для иекоторкх современных пере дающих устройств большое значение имеет стабильность фазы вы ходных колебаний. К этим передающим устройствам, в частности, относятся передающие устройства радиолокационных станций с се лекцией движущихся целей, а тапке станций, использующих внут-
риимнульоную линейную частотную модуляцию и кодофазовую мани пуляцию. Требование к стабильности фазы в первом олучае опре деляется необходимой величиной коэффициента подавления непод вижного сигнала и при коэффициенте подавления 30-35дб состав ляет 1-2° за период следования импульсов. Во втором случае для получения достаточно хорошего импульоа (с малыми боковы ми лепестками - порядка 40 дб) на выходе оптимального фильтра приемника необходимо обеспечить стабильность фазы в импульсе меньше 1°.
Вариации фазы в усилительном клистроне вызываются измене ниями ускоряющего напряжения входной мощности.
Изменение ускоряющего напряжения влияет на величину вре
мени пролета электронов от |
выходного резонатора до входного, |
|||
т .е . |
|
|
|
|
где |
£ |
- |
длина клистрона |
между центрами входного и выходно |
е,т |
|
го резонаторов, |
|
|
- |
соответственно |
заряд и масса электрона. |
||
В |
свою очередь это время определяет величину фазового |
|||
сдвига |
между входным и выходным напряжениями |
|||
|
|
|
|
(1.5) |
Зависимость фазового сдвига от ускоряющего напряжения |
||||
для двух |
значений € представлена на р и с .1 ,ц » |
|||
|
|
|
0 |
|
|
|
|
\ Ч |
ti>U |
|
|
|
|
( во / > в о г ) |
_____________________________________________________ - Uo
Ги с . Ф а з о в а я характеристика клистрона
■11
*
14а формулы (1.5) следует, что при увеличении длины клист рона и уменьшении ускоряющего напряжения фазовый сдвиг воз растает.
Дифференцируя (I.b ) по ускоряющему напряжению, получим соотношение для электронного смещения фазы (ЭСФ), обусловлен ного изменением ускоряющего напряжения:
с - |
d 6 _ |
_ £ |
вд_ |
’ |
(1>r6) |
tu ' |
dUD' |
2 |
Uo |
||
где 0о - статический |
угол |
пролета |
клистрона |
при номиналь |
|
ном ускоряющем напряжении. |
, |
||||
Для уменьшения ЭСФ необходимо увеличивать |
0° , а это, |
||||
в свою очередь,уменьшает |
во . |
|
|
|
|
Переходя в формуле <(1.6)‘ к приращениям, получим соотно шение, позволяющее по заданной величине нестабильности фазы рассчитать необходимую стабильность ускоряющего напряжения:
|А Ш = 2 |
. |
I (Jo I |
во |
ЭСФ в усилительном клистроне, обусловленное изменением |
|
ускоряющего напряжения, |
ооотавит 9-10° на 1% изменения уско |
ряющего напряжения.
Оценим вариации фазы, вызванные изменением высокочастот ного напряжения на резонаторах многорезонаторного клистрона.
В линейной части эквивалентного двухрезонаторного клистро
на сдвиг фазы не зависит от входной мощности. Эта зависимость проявляется в пролетном пространстве между предпоследним и
выходным резонаторами. Бдесь напряжение на предпоследнем ре зонаторе сравнимо с ускоряющим напряжением. По мере роста
форма зло.,гпонных сгустков, возбуждающих резонатор, стано вится несимметричю й, интервалы максимумами плотности электро
нов расширяются. Физически ассимметрия сгустков вызывает изме нение фазового сдвига уервок гармоники тока, возбуждающего вы ходной, резонатор.
V
Сдвиг фазы первой гармоники наведенного тока, обусловлен ный изменением высокочастотного напряжения на предпоследнем резонаторе (или мощности на в х о д е'первого резонатора), опреде
ляется |
из |
(1.2) и равен: |
|
|
|
||||
|
|
Lf |
~ |
Q z d c i |
C,z |
X ' |
7 (*> |
(1.7 ) |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
Производя в формуле |
(1.7) |
соответствующие |
вычисления и |
|||||
■преобразования и учитывая, |
что |
для усилительного клистрона |
|||||||
а,= |
I , |
Ог* |
Qc |
, получим соотношение для фазо-амплитудной |
|||||
характеристики многорозонаторного клистрона |
|
||||||||
|
Lf'= axc-ia |
е |
|
ч.к 2 _2>1. |
(1.8) |
||||
|
|
|
|
d |
L J,(x) |
J |
|
||
|
На рис .1 .12 |
приведен |
график сдвига фазы в зависимости |
||||||
от |
параметра |
группировки X, пропорционального корню квадрат |
|||||||
ному из мощности возбуждения. Эта зависимость имеет нелиней ный характер.
Максимальное значение сдвига фазы достигается при X ~ 3. Здеоь же изображено изменение выходной мощности в зави симости от параметра группировки. Максимальное значение выход
ной мощности имеет место при X = 1,84.
РпсЛ . 12* -Зависимость сдвига фазы между входным
ивыходным сигналом усилительного клистро на от параметра группировки