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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.10.2024

Просмотров: 61

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Соотношение (1.8) справедливо для значений параметра группировки X < 2, что соответствует нормальным рабочим усло­ виям клистрона.

Дифференцируя ныранение (1.8) по параметру группировки, получим соотношение для коэффициента преобразования амплитуд­ ной модуляции в фазовую

Для номинального ранима работы усилительного клистрона X = 1,84 Кр определяется соотношением

0 _- А4 .

?Во

■Зависимость КР от изменения входной мощности при раз­ личной настройке резонаторов представлена на рис.5.16. На

этом не рисунке представлена зависимость выходной мощности клистрона от входной при различной настройке резонаторов.

 

Рис.1,13.

Зависимость £р от входной мощности

 

 

при различной настройке резонаторов

 

 

клистрона

Кривые

I и I соответствуют синхронной настройке, а кривые

2 и 2' -

настройке

на максимальную выходную мощность. Из при-

ладанных графиков следует, что наибольшее значенйа коэффи­ циента преобразования имеет место при синхронной настройке резонаторов клистрона.

Нулевое значение Кр наблюдается при входной мощности, соответствующей параметру группировки около трех. При данном значении параметра группировки выходная мощность падает из-за явления перегруппировки электронов.

Таким образом, наименьшее значение Кр имеет место при настройке на максимальную выходную мощность, В этом случае при усилении частотноили фазоыодулированных сигналов, имею­ щих колебания амплитуды, будут минимальные фазовые искажения.

Нагрузочные характеристики. Под нагрузочными характерис­ тиками усилительного клистрона будем полагать зависимость фазы и мощности выходного сигнала от параметров нагрузки (модуля и фазы коэффициента отражения).

Стабильность фазы и мощности выходного сигнала усилитель­ ного клистрона в значительной море определяется величиной и характером высокочастотной нагрузки, достаточно сложное кон­ структивное выполнение трактов СВЧ в радиотехнических систе­ мах заставляет при применении клистронов уделять внимание нагрузочным характеристикам.

В связи с этим рассмотрим влияние активной и реактивной составляющих высокочастотной нагрузки на уход фазы (затягива­ ние фазы) и изменение мощности. Подобный анализ проведем, применяя линейную теорию нагрузочных характеристик, т .е . бу­ дем полагать, что электронная проводимость и переменное высо­ кочастотное напряжение на выходном резонаторе клистрона не

зависит от изменения

высокочастотной нагрузки.

Трансформированное в сечение зазора выходного резонатора

значение проводимости

высокочастотной нагрузки, выраженное

чероз модуль (Г)

и фазу ( Ф ) коэффициента отражения нагруз­

ки, имеет вид

>

,

где а(т

-

коэффициент

трансформации;

 

 

 

 

Уо

-

волновая

проводимость

передающей линии.

 

 

 

Отсюда реактивная составляющая проводимости нагрузки

 

 

 

 

п 1

 

о(У Уо 2ГSin У

 

 

(1.9)

 

 

 

 

D w

'

1*Г‘+2 ГСо$ У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сдвиг по фазе между наведенным током и напряжением на

выходном резонаторе в пределах 10% полосы

 

 

 

 

 

 

dif

■-Qictg 2 Qh

’

 

(1.10)

Относительное изменение собственной частоты резонатора

определяется

следующей

зависимостью:

 

 

 

 

 

 

 

d t

 

^

о1Вн

 

 

 

 

(I .1 I)

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

 

Произведя необходимые операции

с выражениями

(1.9)

и

( 1 , ц ) и

переходя к

приращениям,

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

U

. B

)

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

q :

i±L L .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из формулы (1 .10),

учитывая

(I .I2 ) при переходе

к при-

ращениям,получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д |/

-

aictq

Q+C0S41

'

(1 .13)

 

 

 

Qh

 

 

3

 

 

 

 

Здесь

я

 

■)

 

 

 

 

 

 

 

 

г l=LtL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а&и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

Qu -

нагруженная "горячая"

'добротность выходного

 

 

 

 

'резонатора;

 

 

 

 

 

 

 

 

---- внешняя добротность выходного резонатора при

 

°^т °Р

согласованной нагрузке,

 

 

 

 

Соотношение (1,13) определяет зависимость вариации фазы при изменении параметров нагрузки, представленную на рис.5,19.

Из формулы (j.L'3)

можно видеть,

что при увеличении рас-

.согласования нагрузки

вариации фазы

возрастают. Соотношение

' . : Г) по известным параметрам выходного резонатора и пролет­

ного клистрона позволяет рассчитать вариации фазы при измене­ нии параметров нагрузки.

Максимальное отклонение ^азы на выходе клистрона от зна­

чения, соответствующего

согласованной нагрузке, имеет вид

 

Умакс

-- arctj

-

(1 .14)

Последнее выражение позволяет на основании эксперименталь­

ных значений

Умокс

, Г

и QВн найти нагруженную "горячую"

добротность

выходного

резонатора

Ой.

 

Из соотношений (1 .13)

и (1Л 4)

видно, что при уменьшении

связи резонатора с нагрузкой, т .е .

при увеличении

внешней

добротности,

нестабильность

фазы выходного сигнал?, обуслов­

ленная вариациями нагру.зки,

уменьшается.

 

Рис.. Зависимость сдвига фазы на выходе усили­ тельного клистрона-от фазы отраженной волны при различных значениях КСВН

Другой путь уменьшения затягивания фазы заключается в улучшении согласования нагрузки, т .е . в уменьшении коэффи­ циента отражения (КСВН). Для этой цели обычно используются ферритовые вентили, включавшие нанду выходом клистрона и на­

грузкой. •

I

Изменение

мощности усиливаемых колебаний при изменении

высокочастотной нагрузки можно рассчитать следующим образом. Суммарная высокочастотная мощность, выдалномая а резона­

торе Рк и в нагрузка Ри

Р - Рп +?»--{ и'ьВьп

Поскольку U , (те и &и при принятых предположениях являются постоянными, то можно записать

dp : | U Zd Gr&bii - 2 U *d Сгн ■

Дифференцируя Q» по коэффициенту отражения Г и подстав ляя полученное выражение в формулу

о

получим соотношение, характеризующее изменение мощности в за­ висимости от параметров нагрузки

 

 

л Р = В ! > r r r W c T f b

11Л5>

где

6 '- - f

U2

 

 

Q Ьн

 

На рисЛ . 'Р показаны, графики изменения лР в зависямости от изменения КСВН и фазы отраженной волны.

гс

Рио Л .1 5. Графики зависимости изменения выходной мощности от изменения КСВН и фазы отра­

женной волны

Из рисунка видно, что при работе на нагрузку с большим КСВН и неблагоприятной фазой ( Ф -ЗГ ) значительно увеличи­ вается доля отраженной от нагрузки мощности, которая, реосеиваяоь на выводе анергии, приводит к его перегреву и выходу клиотрона из строя. Поэтому при разработке редающей аппара­ туры необходимо принимать меры к обеспечению наименьшего КСВН нагрузки и по возможности предусмотреть элементы регулировки фазы, а при эксплуатации во время профилактических проверок контролировать параметры высокочастотной нагрузки клистрона.

Из соотношения (1,15) следует, что для уменьшения &Р

•нужно увеличивать нагруженную добротность выходного резонато­ ра, т .е , уменьшить авязи о нагрузкой. Однако это не выгодно с точки зрения максимальной отдачи мощности резонатора в на­ грузку.

другой путь уменьшения Ар заключается в хорошем'согла­ совании нагрузки. В идеальном случае при Г = О перепад мощнос­ ти й Р = О.

Для согласования нагрузки используются ферритовые венти­

ли, которые

включаются между' выходным резонатором клистрона

и нагрузкой.

Рассмотрим влияние ферритового вентиля на стабиль­

ность фазы и величину

перепада мощности д Р .

Считывая, что будут нас

интересовать малые уходы фазы,

перепишем соотношение

(1 Л )

в следующем виде:.

Смотрите также файлы