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

ье

отрицательного смещения, на управляющий электрод.

Рис.2.9Г . Упрощенная схема импульсной модуляции ' ЛЕВ по управляющему электроду

\

Для уменьшения дифференцирующего ^лияния цепи S i и Hi произведение этих величин должно быть по возможности большим. Поэтому всегда желательно увеличение Сопротивления R i .

Однако с увеличением сопротивления растет влияние тока уп­ равляющего электрода на работу схемы. Увеличение емкости Si приводит к росту габаритных размеров конденсатора, которые бла­ годаря высоковольтности и так достаточно велики. Рост габарит­ ных размеров конденоатора С{ приводит к быстрому увеличению паразитной емкости Sns. , которая суммируется с прочими паразит­ ными емкостями схемы и шунтирует выход импульсного модулятора ЛЕВ, что увеличивает его выходную мощность.

Рассмотрим некоторые особенности источников питания ЛЕВ. Как видно из рис.2 .3 , крутизна изменения выходной мощности от напряжения на замедляющей оистеме довольно выоока, что приво­ дит к необходимости стабилизации этого напряжения с точностью до 1,5%. Не менее высокие требования по стабильности предъяв­ ляются к источникам питания фокусирующего электрода и первого анода.

Еще более жесткие требования по стабильности питающих на­ пряжений предъявляются к ЛЕВ, работающей в импульсном передат­ чике, каскады которого должны обеспечивать минимальные фазовые

59

искажения (I -2°) на вершине усиливаемого нмпульоа.

В целях повышения стабильности фазы иногда питание коллек­ тора и опирали осуществляется от одного источника питания, так как приращение фазовых сдвигов, обусловленных изменениями этих напряжений, имеет разные знаки,

4 . Автогенераторы на лампах бегущей волны

Лампа бегущей волны может быть превращена в автогенератор СВЧ путем создания внутренней или внешней цепи обратной связи.

Наиболее чаото йопольэуетоя второй пу^ь. В этом случае имеется возможность построения на ЛЕВ управляемого ЧМ генера­ тора и комбинированного уОилителя-гецоратора на одной ЛЕВ,

Автогенератор о внешней обратной связью образуется путем замыкания входа и выхода ЛЕВ внешней петлей обратной связи (рис.2.10)? в петле уйтанавливается СВЧ контур, необходимый

для селекций рабочей чаототы, фазовращатель, служащий для ре­ гулировки величины обратной овяви генератора. Ответвление мощ­ ности в петли обратной связи производится о щэыощью ответвите­ ля*

Особенности работы Генератора на ЛЕВ, Врзмя прохождения сигнала в ЛЕВ ооотавляат наоколько десятков Периодов рабочей частоты. Вследствие этого в генераторе На ЛЕВ условие балвноа фаз

(2 Л З )

удовлетворяется одновременно ДЛЯ ряда частот, расположенных в полосе уоиления,

Где - одвиг фазы в ЛЕВ; У* - одвиг фазы в контуре;

& * 2 т - одвиг фазы л петле обратной связи; Nnulhl - электрические длины ламп и петли обратной

связи.

Эти чаототы расположены друг относительно друга о интерна-,

60

где $>г - время прохождения сигнала в замкнутой петле генератора;

R- целое число, равное отношению $г к периоду колебаний.

При г. лощи объемного резонатора происходит подавление нежела­ тельных чаотог, выделение требуемой чаототы и, при достаточно высокой' его добротности# стабилизация чаототы.

Рио.2.10. Блок-схема генератора на ЛЕВ: ОР - объемный^ резонатор; ФВ - фазовращатель; AJ - переменный аттенюа­ тор; НО - направленный ответвитель

При увеличении напряжения на опирали ЛЕВ увеличивается акорооть долны, проходящей по лампе, и уменьшается время про­ хождения , что приводит к увеличению частоты шл и пере­ мещению всей оетни частот л оТорону увеличения. В результате STOfo в полосу контура попадает частота йЛт-У , а частота irf/t емещаетой к верхнему крага полосы Контура. При некотором значе­ нии напряжения, когда условия баланса амплитуд для этих частот Сравняются, Произойдет скачок частоты Oln на более низкую час­ тоту Шп*) . Дальнейшее увеличение напряжения опять приведет

R увеличению частоты колебаний и повторному скачку частоты. В результате этого кривая перестройки частоты генератора на ЛЕВ будет Обстоять из ряда участков плавного изменения частоты, пе­ реход между ко"-фыл1И происходит скачкообразно (рис.2 .11).

где ttyx - -a'tctg ~jg ц ,

Q, - добротноать резонатора. .

Для малых расстроек &J стабильность частоты гаиерат&ру при изменении сдвига фазы в лампе определяется выражением

Из напряжений, питающих ЛЕВ, наиболее сильное воздействие на сдвиг фазы оказывает напряжение на спирали. Используя

(2. G) и (2.14), получим соотношение для стабильности частоты, обусловленное изменением ускоряющего напряжения

Аналогичным образом можно рассчитать отклонение частоты

готовлен из инвара, имеющего.весьма малый температурный коэф­ фициент линейного расширения, можно получить достаточно высокую стабильность частоты, обеспечивающую в ряде радиотехнических систем нормальную работу ее без применения автоматической под­ стройки частоты.

Кроме того, при использовании резонаторов из сверхпроводя­ щих материалов, имеющих добротность Q = 3*10^, возможно полу­ чить стабильность частоты, равную ХСГ^.

Частотная модуляция в автогенераторе на ЛЕВ о внешней об­ ратной связью. Автогенератор на ЛЕВ может работать как в непре­ рывном, так и л импульсном режимах. В обоих режимах возможно осуществление частотной модуляции. Частотная моДуляция может быть получена путем включения в цепь обратней связи электронно-

63

го фазовращателя, а такав подачей модулирующего напряжения на спираль дампы. В первою олучае изменяется сдвиг фазы в пет­

ле обратной овяви Ур , а во второй используется сильная зави­ симость фазы в лампе от напряжении спирали,

Раооыотриы частотную модуляцию ЛЕВ в непрерывной режиме, осуществляемую путем подачи модулирующего напряжения на опира­ ли лампы (рис. 2 , 1 2 .

В этом случае модуляция может осуществляться только на уча­

Так как входящие в уравнение ( -...С) изнананин сдвигов фаз определяются изменениями частоты колебаний, вызываемых измене­ ниями напряжения на спирали, то зто уравнение в неявной вида являетоя уравнением модуляционной характеристики генератора.

Модулирующее

напряжение

Очевидно, что искажения по второй гармонике могут быть скомпенсированы до нуля при условии, что в рабочей точке коэф­ фициент преобразования амплитудной модуляции в фазовую

так и по знаку регулировкой уровня мощности на входе ЛБВ. Эту регулировку, необходимую для компенсации искажений,

можно произвести путем изменения затухания петли обратной свя­ зи о помощью аттенюатора.

Из приведенных выше соотношэний следует, что для увеличе­ ния крутизны модуляционной характеристики и уменьшения нелиней­ ных искажений необходимо уменьшать добротность контура. Однако уменьшение добротности приводит к ухудшению селективных свойств контура. Выбор конкретного значения добротности контура будет определяться требованиями к величине нелинейных искажений.

Отметим некоторые особенности применения ЛБВ в схеме частотнонодулнрованкого гонератора. Поскольку модулирующий сигнал подается на спираль лампы, то емкость между спиралью и корпусом должна быть минимальной: обычно величина этой емкости состав­ ляет 10-20 пф. Ток спирали может составлять несколько миллиам­ пер, что накладывает определенные ограничения на величину со­ противления в цепи спирали, являющегося нагрузкой для модули­ рующего сигнала.