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

Если при фиксированном режиме питания изменяются амплитуда и фаза стоячей волны на выходе магнетрона, т. е. изменяются величина и фаза сопротивления нагрузки, то частота автоколебаний в некоторых пределах изменяет-


Рис. 6-42. Нагрузочные характеристики импульсного магнетрона. Частота повторения импульсов 2 ООО гц. Длительность импульса I мксек. Магнитное поле 1 300 гс. Ток в импульсе 12,5 а. В - угол, определяемый расстоянием минимума стоячей волны напряжения от фланца магнетрона.

Рис. 6-43. Способы настройки многорезонаторных магнетронов. а - настройка магнетрона изменением магнитного поля в резонаторах: / - настраивающие стержни; 2 - анодный блок; 3 - катод; 4 - резонаторы; б- настройка магнетрона изменением емкости между связками*. J - настраивающее кольцо; 2 - связки; 3 - анодный блок; 4 - катод; 5 - резонатор.

ся, но плавно. Это явление называют затягиванием частоты в магнетроне. Оно может быть оценено по нагрузочным характеристикам.

Связь с нагрузкой осуществляется либо посредством петли, помещаемой внутри одного из резонаторов в точке с большой интенсивностью высокочастотного магнитного поля, либо с помощью емкостного зонда, помещаемого в боковой стенке одного из резонаторов в точке с большой интенсивностью высокочастотного электрического поля. Зонд возбуждает волновод, играющий роль передающей линии. Рис

Магнетрон может перестраиваться в относи- 3 тельно широких пределах, если каким-то обра- б -

зом изменять собственную частоту резонаторов. На рис. 6-43 показаны два практических метода перестройки колебательной системы магнетрона.

6-6в. Автогенераторы обратной волны. Если создать условия, при которых поток электронов отдавал бы свою энергию электромагнитному полю, распространяющемуся вдоль некоторой периодической структуры, то можно п-остроить автогенератор сантиметровых и миллиметровых волн, легко перестраиваемый в широком диапазоне частот посредством изменения напряжения, ускоряющего электроны. Обмен энергией между потоком электронов и полем волны можно, например, осуществить, если волну направить вдоль спирали, внутри которой пропускается поток электронов, как показано на рис. 6-44. Вдоль спирали волна распространяется со значительно меньшей продольной скоростью, чем в свободном пространстве. Скорость волны может быть сделана приблизительно равной скорости электронов в потоке. При этом электрическое поле волны будет непрерывно взаимодействовать с потоком электронов, в результате чего они будут группироваться в сгустки. Сгруппированный поток электронов будет наводить в спирали поле, распространяющееся в обратную сторону. Эффективность группирования пропорциональна квадрату длины пути движения электронов вдоль спирали. Следовательно, и наводимое электронами поле также увеличивается пропорционально квадрату этого пути. Механизм самовозбуждения можно пояснить следующим образом. Пусть на входе действует некоторое слабое переменное напряжение; если групповая скорость (см. §20-16) волны направлена от коллектора к электронной пушке, мощность передается вдоль спирали в этом же направлении, и электронный поток, который по мере движения прогрессивно группируется, будет наводить в спирали волну, распространяющуюся от коллекторного конца к электронной пушке. Если спираль имеет достаточную длину, поле этой волны будет увеличивать переменное напряжение на входе спирали. Это в свою очередь приведет к увеличению плотности следующих сгустков электронов, которые также усилят поле наведенной волны, и т. д. В результате


6-44. Устройство автогенератора обратной волны, электронная пушка; 2 - коаксиальный вывод; стеклянный баллон; 4 - коллектор; 5 - катод; анод; 7 - магнитное поле; 8 - электронный поток.



получается самовозбуждение на частоте, на которой выполняется условие существования положительной обратной связи между электронным потоком и полем. При этом создается волна, у которой фазовая скорость (см. § 20-16) направлена к коллектору, а групповая скорость - к электронной пушке.

Лампа будет генерировать при минимальном токе электронного луча на той частоте, при которой последующие прибавки к наводимой волне имеют минимальную разность по фазе на входе спирали. Изменением напряжения катод- спираль можно изменять скорость потока электронов, что приводит к изменению длины волны, наводимой на спирали и соответствующей прогрессирующему группированию электронов. У коллектора спираль заканчивается согласованной нагрузкой, а мощность выводится у пушечного конца. Плотность тока в потоке электронов, а следовательно и выходная мощность, регулируются напряжением между анодом и катодом электронной пушки. Поскольку с волной, распространяющейся вдоль спирали, взаимодействуют только те электроны, которые проходят близко к спирали, к.п.д. автогенератора с обратной волной повышается при использовании полого электронного потока. Поток электронов может быть максимально приближен к спирали, если применить сильное продольное магнитное иоле, фокусирующее поток.

В автогенераторах обратной волны с выходной мощностью около 1 вт и меньше получают коэффициент перекрытия по частоте около 2 : 1. Для получения такого перекрытия напряжение между катодом и спиралью должно изменяться приблизительно в 8 раз. Выходная мощность при этом обычно изменяется вЗ раза, увеличиваясь при переходе к высоким частотам, когда увеличивается напряжение междукатодом и спиралью.

В автогенераторах обратной волны может осуществляться частотная модуляция путем изменения напряжения между катодом и спиралью. Амплитудная модуляция осуществляется путем изменения напряжения между катодом и анодом. При импульсной модуляции минимальная длительность фронта импульса ограничивается временем распространения волны вдоль спирали. Обычно она составляет около 0,05-0,1 мксек.

6-7. RC АВТОГЕНЕРАТОРЫ

Условие самовозбуждения А К = 1 может быть также выполнено в схемах с вакуумными лампами, состоящих только из активных сопротивлений и конденсаторов. RC генераторы широко применяются на частотах от нескольких

герц до 100 кгц. Их принципиальные преимущества перед LC генераторами состоят в отсутствии громоздких и дорогих катушек индуктивности и в том, что их частота изменяется обратно пропорционально R или С, а не квадратному корню из L или С, как в LC генераторах.

6-7а. Автогенераторы с многозвенными фазосдвигающими цепями. В одноламповых генераторах этого типа напряжение обратной связи сдвигается по фазе с помощью трех или большего числа RC звеньев, стоящих в цепи обратной связи. Для получения требующегося фазового сдвига в 180° необходимо три или большее число звеньев. Схемы генераторов, содержащих три и четыре RC звена в цепи обратной связи, приведены на рис. 6-45. Необходимый фазовый сдвиг может быть получен с помощью звеньев, поворачивающих фазу либо в сторону опережения, либо в сторону отставания. Коэффициент усиления лампы по напряжению определяется затуханием в схеме, которое зависит от числа звеньев и величины а (см. рис. 6-45). Частота автоколебаний также зависит от числа звеньев и величины а.


азовращающими цепями

6-45. Схемы автогенераторов с многозвенными < обратной связи.

а - автогенератор с тремя звеньями, сдвигающими фазу в сторону опережения; б - автогенератор с четырьмя звеньями, сдвигающими фазу в сторону опережения; в - автогенератор с тремя звеньями, сдвигающими фазу в сто-

рону отставания;

автогенератор фазу в сторону

четырьмя звеньями, отставания.

сдвигающими

RC генераторы со звеньями поворачивающими фазу в сторону опережения. Эквивалентные схемы автогенераторов такого типа приведены на рис. 6-46. Напряжение эквивалентного генератора составляет Аис, где

С-Яа

(6-42)

Ri+R*

Внутреннее сопротивление эквивалентного генератора гви определяется по формуле




четырехзвениой фазовращаю-

щих цепей в функции от а при

различных отношениях

Рис. 6-46. Эквивалентные схемы RC автогенераторов с цепочками,

поворачивающими фазу в сторону опережения а - эквивалентная схема автогенератора с трехзвенной цепью б - эквивалентная схема автогенератора с четырехзвениой цепью

рис. 6-49 и рис 6-50 даны зависимости частоты автоколебаний от а

при различных отношениях -!!?•,

полученные в предположении, что емкости лампы и другие элементы схемы не дают никакого дополнительного фазового сдвига. Если

Минимальный коэффициент усиления каскада Амин, необходимый для самовозбуждения генератора, если предположить, что ф а з о-врашающая цепь не нагружена, определяется уравнениями (6-44) и (6-46). Для генератора с трехзвенной фазовращающей цепью

2 "вн

а3 г R

(6-44)

Частота колебаний в генераторе с трехзвенной фазовращающей цепью

хс A3 + l + li + ?L.-(2 + A)"

(6-45)

Для автогенератора с четырехзвениой фазовращающей цепью

Амин = - {(ср"[2 + + +

Щ 1

1 }, (6-46)

+ £(1 +

ви [ ,

R \ а

л- 1 п&

где osRC - нормализованная частота автоколебаний, определяемая из уравнения (6-47).

Частота колебаний в генераторе с четырехзвениой фазовращающей цепью

4 + - + а 1

(6-47)

На рис. 6-47 и рис 6-48 соответственно нанесены зависимости требуемых значений коэффициента усиления Лмив для трех- и

•~вн <R +

]и>С

то фаза напряже-

ния на аноде лампы будет отличаться от фазы сеточного напряжения на 180°, вследствие чего емкость на входе лампы

Свх Сс, к + Сс.а(-Н А«„я1). (6-48)


Рис, 6 47. Минимальные коэффициенты усиления не на груженного RC автогенератора с трехзвенной цепью поворачивающей фазу в сторону опережения.

<?„

Рис 6 48 Минимальные коэффициенты усиления ненагруженного RC автогенера тора с четырехзвениой цепью, поворачивающей фазу в сторону опережения.

где Амин- минимальное значение коэффициента усиления ненагруженного каскада, требующееся для самовозбуждения

Чтобы дополнительный фазовый сдвиг, создаваемый емкостью Свх, был пренебрежимо мал, реактивное сопротивление этой емкости



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



0.0099