составной частью колебательной системы варакторного умножителя, поэтому такая схема варактора работает более устойчиво в верхней части рабочего диапазона частот по сравнению со схелюн параллель-j,oro включения. Ее недостатком является сложность охлаждения корпуса варактора в процессе работы. Наличие на выводах корпуса РЧ-напряжения не позволяет применять больших по размеру радиаторов, так как при этом увеличивается паразитная емкость на корпус и снижается амплитуда ВЧ-напряжения па емкости варактора.

и(пы)

и pi

Рис. 9.11

Преобразование мощности сигнала одной частоты в мощность сигнала др}гой частоты происходит при определенном напр5!й<ениц смещения ел!К0стп /;- -перехода. Требуемое напряжение смещения можно получить как от внешнего источника смещения fv, (вне -се фиксированное стещснне), так и за счет резистора через i- .гы!1 протекает ток утечки варак ора (автоматическое смещение).

Оппыалыюе напрялчские внстинего фикспрованпого v 1..8ния со-отБетств}Ст условию максимального преобразования мощ1Юстп в ва-ракторе .для одного заданного уросня сигнала на входе. При изменении уровня сигнала ьа входе эффективность работы ум!южптеля ухудшается. Авто.матпческое слгещенне из.меняет ьапряжепне смещения на емкости варактора таким образом, что оптиь!альные условия работы сохраняются даже при изменении сигнала па входе. При отс\ тствии РЧ-ситнала на входе напряжение смещения на р-пшереходе уменьшается до куля, что приводит к увеличению С, а следовательно, к расстройке входного контура умножителя.

Варакторные улпюжшели частоты, как правило, строят для удвоения или утроения частоты. При необходимости более высокой кратности умножения частоты гфи еняюг цепочки из нескольких последовательно включенных умно.4>итечей с кратностью умножения два или три. Коз(]фициент передачи мощности улпюжителя есть отношение мощности требуемой гармоники на выходе (Р со) к мощности осносноп частоты па входе (Ри): Кр = Ржо/Роз-

У правнтьно спроектированных и щательно настроенных варак-срных \1:1ю./.ителей частоты при умножении на два Кр = 0,7 - 0,85, при угно>. сн1ш на три Кр = 0,5 0,7, а при у\шожеини на четыре р = 0,3 О,-:. Таким образом, умгсжптель па четыре ь-мзет более низкий ксзфс.циегт пеоедачи мощности, чем два удвоителя частоты, Еключенгь:е г.сс едсзстсльио: Да = (0,7 С,::;)-Vt; .,5 j,7.

Глава 10

УСИЛИТЕЛИ И АВТОГЕНЕРАТОРЫ ДИАПАЗОНА СВЧ

§ 10.1. Приборы для усиления

и генерирования колебаний диапазона СВЧ

В радиопередающих устройствах диапазона СВЧ применяют как электровакуумные, так и полупроводниковые приборы. К электровакуумным приборам относятся приборы типа О [клистроны, лампы бегущей (ЛЕВО) и обратной (ЛОВО) волн] и типа М [магнетроны, митроны, пла-тинотроны, лампы бегущей (ЛБВМ) и обратной (ЛОВМ) волн].

Клистроны бывают пролетные и отражательные. Пролетные клистроны в зависимости от назначения подразделяют на усилительные, генераторные и умпожигельные. Последние предназначены для умножения частоты Кроме того, клистроны классифицируют и по числу резонаторов (двух-, трех- и четырехрезонаюрные). Если в клистроне число резонаторов больше двух, то его называют многорезонаторным. Чаще встречаются усилительные пролетные М1Югорезонаторные клистроны, применяемые в промежуточных и выходных каскадах радиопередающих устройств. Отражательные клистроны - маломощные генераторы СВЧ-колебаний, применяемые в схемах задающих генераторов. В настоящее время удельный вес отражательных клистронов в аппаратуре быстро уменьшается.

ЛЕВО представляют собой более широкополосные усилители СВЧ-диапазока по сравнению с клистронами. Их применяют не только в оконечных и промежуточных каскадах радиопередающих устройств, но и во входных каскадах радиоприемных устройств (маломощные ма-лошумяидие ЛБВО)

ЛОВО могут быть усилителями и генераторами СВЧ-колебаний-Наиболее часто встречаются генераторные ЛОВО - широкодиапазонные маломощные генераторы СВЧ с электронной перестройкой частоты, в которых частота генерации зависит от электрического режима-

Магнетрон предназначен для генерироваиня колебаний средней и большой мощности. Большинство магнетронов работают в импульсном режиме.

Митрон - генераторный прибор магнетроиного типа, частота колебаний которого управляется изменением анодного напряжения. Достоинством митрона является линейность .характеристики перестройки частоты.

К платинотронам относятся амнлитроны - магнетронные усилители и стабилотроны - генераторы стабильных СВЧ-колебаний большой мощности.

ЛБВМ и ЛОВМ представляют собой мощные усилитель и генератор СВЧ-колебаний с электронной перестройкой частоты.

Из полупрозодииковых приборов в радиопе\1гда!ощчх усграйствах СВЧ-диапазопа для усиления и генерирования ь хлебаний наибольшее распространение получили биполярные (БТ) и полевые транзисторы (ОТ), лавинно-пролетные дподы (ЛИД), диоды Ганна (ДГ). Для преобразования и уьшоження частоты применяю! варакторные диоды.

В последнее время особенно быстро проводится разработка новых типов полевых транзисторов. На частоте 8 ГГц получена мощность 2,5 Вт. В ближайшие годы ожидается появлепне транзисторов с выходной мощностью, составляющей единицы ват i на частоте 20 ГГц.

ЛПД и диоды Ганна - полупроводниксые ггриборы, обладающие в динамическом режиме отрицательны.м сопротивлением. На их основе построены малолющпые СВЧ-генераторы, работающие на частотах выше 100 ГГц.

Полупроводниковые приборы СВЧ уже применяют в маломощных передатчиках радиорелейных линий и передатчиках портативных радиолокационных станций малой дальности.

Наибольшей мощностью обладают пролетные клистроны Несколько уступают им амплитроны и магнетроны Однако последние обладают более высоким к. п. д. Полупроводниковые приборы обеспечивают меньшие уровни мощности, соиз.мсримые с уровнякп! мощности отражательных клистронов и ЛОВО

Развитие электроники СВЧ происходит в двух направлениях. Первое - совершенствование имеющихся приборов увеличение выходной лющности, к. п. д , надежности, срока службы, продвнн<;ение в область более высоких частот. Второе направление связано с разработкой новых принципов построения приборов. Оно особенно важно для генерирования, преобразования и усиления колебаний в диапазонах волн короче 1 см.

§ 10.2. Двухрезонаторные пролетные клистроны

Клистронами называют электровакуулнше приборы СВЧ, в которых модулированный по плотности электро1птый поток передает кинетическую энергию электронов сверхвысокочастотному полю резонатора. Взаидюдействие электронов с полем СВЧ происходит в течение короткого времени.

На рис. 10.1 показана упрощенная схема усилительного двухрезо-наторного пролетного клистрона. Внутри вакуумной колбы расположены подогреватель /, катод 2, коллектор 5, входной и выходной резонаторы Зя 4 с подключенпылш к ним входной и выходной коаксиальными линиями, пролетная труба 6. Каждый резонатор, являющийся колебательным контуром СВЧ-диапазона, образован двумя сетками (показаны пунктирными линиями) и замкнутой полостью прямоугольного сечения. Между сетками концентрируется электрич ..кое поле Сетки образуют конденсатор колебательного конту ра В полостях возникает высокочастотное магнитное поле Эти полости обраоуют своеобразные витки, соединяющие сетки, и выполняют функцию [.ндуктнв-ности. Пространство, заключенное между сетками реонатсра, называют пространством взаимодействия Здесь происходит ьзгн чс, еь..!-