Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 [69] 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

чтобы ее входное индуктивное сопротивление было равно сопротивлению междуэлектродной емкости лампы, к которой она подключена. Для линии без потерь, короткозамкнутой на




Рис 6-30 Схемы автогенераторов с отрезками двухпроводных линий. а - автогенератор с двухпроводными линиями в качестве резонансных контуров, 6 - двухтактный автогенератор с двухпроводными линиями в качестве резонансных контуров, в - автогенератор с емкостной обратной связью с двухпроводной линией ч качестве резонансного контура, г - двухтактный автогенератор с двухпроводными линиячии с катодными дрос

селями.


276 и 1В

для d «Rh

Где: Ua>

в) Zh г)

Рис. 6-31. Волновые сопротивления двухпроводных линий а - двухпроводная линия, удаленная от земли, б - двухпроводная линия вблизи земли, в - двухпроводная линия между параллельными плоскими экранами, г - экранированная двухпроводная линия

конце, входное реактивное сопротивление определяется по формуле

xm=jwttg-, (6-40)

где №„ - волновое сопротивление линии; / - конструктивная длина линии; А - длина рабочей волны.

Формулы для расчета волновых сопротивлений однородных двухпроводных линий, различным образом расположенных относительно земли или экрана, приведены на рис. 6-31. Выбор величины W0 для автогенераторов определяется двумя факторами- конструктивным удобством и добротностью Q,, нагруженной линии. В генераторах без модуляции, когда желательно получить высокую стабильность частоты, добротность Qu нагруженной линии должна быть возможно более высокой. Чем меньше волновое сопротивление линии, тем больше конструктивная длина линии для заданной емкости на входе. В генераторах с двухпроводными линиями волновые сопротивления W0 лежат в пределах 100-1 000 ом, а добротности QH нагруженной линии - в пределах 100-1 000

Диапазон, в котором применяются генераторы с двухпроводными линиями, по нижним частотам ограничивается конструктивной длиной линии, а по высоким частотам - либо длиной выводов электродов внутри баллона лампы, либо ухудшением энергетических показателей вследствие конечного времени пролета электронов. В существующих типах ламп влияние последней причины более существенно.

В генераторах с параллельными двухпроводными линиями мощность может выводиться с помощью петли связи или линии передачи, которая располагается параллельно и вблизи резонансной линии генератора. Линия передачи симметрируется относительно земли. Если генератор с двухпроводными линиями должен питать несимметричную линию передачи, то необходимо применять трансформатор для перехода от симметричной линии к несимметричной, подобный тем, которые рассматриваются в §20-4, г. Для отвода мощности от генератора может также применяться непосредственное подключение симметричной линии передачи в точках с соответствующим сопротивлением резонансной двухпроводной линии.

На более высоких частотах, когда расстояние D между проводами составляет заметную долю длины волны, генератор с двухпроводными линиямибудетизлучатьзначительную мощность.

дллй«В,И

-го/2-

1-ЖЛ



Поэтому линии должны быть полностью экранированы. Экран должен иметь возможно меньшее поверхностное сопротивление, чтобы обеспечить небольшую мощность потерь в нем и возможно большую добротность QH нагруженной

ЛИНИЙ.

6-5г. Автогенераторы с отрезками коаксиальных линий. Для работы на очень высоких частотах сконструированы специальныетипы ламп. В них выводы электродов выполнены в виде цилиндрических лент или дисков для непосредственного подключения к внешней колебательной системе. Это позволило свести к минимуму индуктивности выводов. Типичными представителями подобных ламп являются маяч-ковая лампа и триод со сходящимся электронным потоком. Лампы такой конструкции предопределяют использование отрезков коаксиальных линий в качестве колебательных контуров.


Рис. 6-32 Автогенератор на коаксиальных линиях с общей сеткой.

а - продольный разрез автогенератора; / - анод; 2 - сетка; 3 - обратная связь; 4 - катод; 5 - поршень настройки анодно-сеточной резонансной линии; 6 - поршень настройки катодно-сеточной резонансной линии; б - схема автогенератора.

Автогенератор с коаксиальными линиями, выполненный по схеме с заземленной или общей сеткой, изображен на рис. 6-32. Эта схема используется наиболее часто. Обратная связь осуществляется через междуэлектродную емкость анод - катод лампы. Иногда катодно-сеточный и анодно-сеточный контуры дополнительно связывают между собой.2 Соответственно условию самовозбуждения по фазе

1 Возможно одностороннее и двустороннее расположение коаксиальных линий относительно лампы. (Прим. перев.)

* Связь между контурами возможна с помощью емкостных, индуктивных элементов или посредством щелей. (Прим. перев.)

необходимо, чтобы анодно-сеточный контур был настроен на частоту несколько выше частоты автоколебаний, а катодно-сеточный контур - на частоту несколько ниже частоты автоколебаний. Тогда схема представляет собой автогенератор ] типа с заземленной сеткой.

На частотах 1 500-2 ООО Мгц широко применяется видоизмененная схема с заземленной сеткой, представленная на рис. 6-33. Она называется схемой с «висящей» сеткой. Длина сеточного цилиндра и положение поршня подбираются так, чтобы часть анодно-сеточного напряжения подавалась обратно к контактам сетка - катод со сдвигом фазы 180°.


Рис. 6-33. Схема автогенератора с «висящей» сеткой. / - выход; 2 - анод, 3 - сетка; 4 - катод; 5 - поршень настройки.

Нижний частотный предел генераторов с коаксиальными линиями определяется приемлемостью конструктивных размеров линий. Высокочастотный предел определяется временем пролета электронов в лампе и другими явлениями, связанными с работой на сверхвысоких частотах (см. § 6-5а). Лампы маячкового типа могут быть применены в генераторах с коаксиальными линиями на частоты до 3 300 Мгц.

При выборе величины волнового сопротивления коаксиального контура руководствуются теми же соображениями, какие указывались для двухпроводной линии. Волновое сопротивление коаксиальной линии без потерь определяется формулой

(6-41)

138 ,

77 ,g*

диэлектрическая постоянная среды в объеме линии;

внешний диаметр внутреннего цилиндра;

внутренний диаметр внешнего цилиндра.

Конструкции ламп ограничивают отношение ~ . Практически это отношение берется «1

где е d.



в пределах 1,5 : 1 до 4 : 1. Волновое сопротивление типовых коаксиальных контуров СВЧ генераторов лежит в пределах 20-90 ом.

Конструктивная длина замкнутой на конце линии, имеющей индуктивное входное сопротивление, равное сопротивлению емкости между сеткой и анодом или сеткой и катодом, может быть рассчитана по уравнению (6-40).

Как и в случае двухпроводной линии, чем меньше характеристическое сопротивление, тем больше конструктивная длина линии при заданной величине ее реактивного входного сопротивления.

- Выход

-Выход

Рис. 6-34. Способы отвода мощности от автогенератора ными линиями. а - емкостная связь; б - связь индуктивной петлей

Связь с нагрузкой может быть емкостной - с помощью небольшого пластинчатого конденсатора, или индуктивной - с помощью петли. Конденсатор связи помещается в месте, где действует максимальное электрическое поле, т. е. у входа линии, где подключается лампа. Петля индуктивной связи помещается вблизи максимума тока в коаксиальной линии, т. е. вблизи короткозамкнутого конца линии. Примеры конструктивного выполнения емкостной и индуктивной связи с нагрузкой приведены на рис. 6-34.

6-6. АВТОГЕНЕРАТОРЫ САНТИМЕТРОВЫХ И МИЛЛИМЕТРОВЫХ ВОЛН

На сантиметровых волнах работа триодов и тетродов ограничивается индуктивностями выводов, временем пролета электронов и другими явлениями, связанными с работой лампы на сверхвысоких частотах. На этих и более коротких волнах применяются генераторы, работа которых основана на использовании пролетного времени электронов. Резонансные контуры этих генераторов представляют собой полости, составляющие одно целое с самой лампой либо охватывающие собой лампу так, что внутренние части ее фактически являются элементами колебательного контура.

6-6а. Отражательный клистрон. Отража* тельный клистрон является автогенератором малой мощности. Поэтому отражательные клистроны используются в основном в качестве местных гетеродинов приемников сантиметровых и миллиметровых волн и в качестве источников сигналов там, где требуется малая мощность. В настоящее время эти генераторы находят применение в диапазоне частот приблизительно 500-30 000 Мгц. Большинство отражательных клистронов имеют на выходе мощности от 10 мет до 0,5 вт, хотя некоторые типы клистронов могут давать мощности свыше 10 в/п.

коаксиалfa-

Схема отражательного клистрона приведена на рис. 6-35. Сетки и соединенный с ними объемный резонатор находятся под положительным напряжением относительно катода. Электроны, эмиттированные катодом, проходят через управляющую сетку и ускоряются полем сеток резонатора. Электроны, прошедшие сетки резонатора, движутся к отражателю. Однако, вследствие того, что отражатель имеет отрицательный потенциал относительно катода, электроны не достигают его. Они тормозятся отрицательным полем между последней сеткой резонатора и отражателем, а затем изменяют направление движения на цротиво-

- положное и движутся обратно к

сеткам резонатора. Время, требующееся для движения электронов из области между сетками резонатора по направлению к отражателю и обратно, зависит от напряжений на различных электродах и расстояния между отражателем и сетками резонатора. Если в объемном резонаторе имеются колебания, то между двумя сетками его будет существовать высокочастотное напряжение ис. Электроны, движущиеся от катода в направлении к отражателю, будут ускоряться или затормаживаться напряжением ис в течение времени пролета ими промежутка между сетками резонатора. Величина торможения зависит от фазы «с. Время, в течение которого электроны находятся между двумя сетками и подвергаются ускоряющему или замедляющему

воздействию поля ре- <}-350до-ЯЮб

зонатора, мало по сравнению с периодом высокочастотного напряжения. Электроны, которые затормаживаются высокочастотным полем, возвратятся к резонатору через более короткий интервал времени, чем те электроны, которые проходят область сеток при нулевом высокочастотном напряжении, т. е. когда поле резонатора не изменяет скорости электронов. Те электроны, которые ускоряются полем резонатора, вернутся к сеткам через больший интервал времени. От катода к сеткам резонатора электроны поступают во времени приблизительно равномерно. Электроны, возвращающиеся к сеткам от отражателя, группируются в сгустки, поскольку ускоренные возвращаются за время, большее, чем время возвращения электронов, не подвергавшихся действию поля между сетками резонатора, а тормозившиеся возвращаются быстрее этих электронов. Это иллюстрируется рис. 6-36.

Поскольку поток электронов, движущихся от катода, не меняется, средняя энергия, получаемая электронами от высокочастотного поля


о-те

Рис 6-35. Отражательный

клистрон. 1 - выход; 2 - отражатель. 3 - стеклянный баллон, 4 - внешний резонатор; 5 - сетки резонатора, 6 - управляющая сетка.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 [69] 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0111