|
| |
|
Слаботочка Книги генераторы миллиметровых волн Поток электронов, эмитируемых катодом, ускоряется положи тельным потенпиалом, приложенным к резонатору (рис I) Под действием переменного высокочаст<1тногонапряжсппя - sin (ut между сетками резонатора элоктропный поток модулируется по скорости, пролетев через сетки, электроны попадают в область действия отрицательного потанциала отражателя. Благодаря этому они тормозятся и начинают двИгаться в обратном направлении к резонатору. В пространстве между сетками и отражателем электроны группируются в сгустки. Расстояние между отражателем и резонатором и напряжения на них выбираются так, что сгустки электронов в потоке вновь пройдут через сетки резонатора в момент, когда электрическое поле высокой частоты будет тормозить электроны, т. е. электронный поток будет отдавать свою энергию электромагнитному полю резонатора. Самозозбуждеиие отражательного клистрона достигается только при определенном Отражатель Резонатор MOT/Od Рис. 1. Схема отражательного клистрона. напряжении на отражателе и резонаторе. Предельно достижимая длина волны для отражательных клистронов лежит в миллиметровом диапазоне воли, что связано с значительными потерями в колебательной системе и трудностями изготовления элементов конструкции клистронов с высокой степенью точности (в некоторых случаях с точностью до долей микрона). В последние годы методом моделирования созданы миллиметровые клистроны, работающие на волнах до 4 м,м и имеющие выходную мощность До 30 мет. М а гн е т р о н н ы е генераторы, Принцип действия мно-горезонаторного магнетронного генератора, разработанного советскими учеными Н- Ф. Алексеевым и Д. Е. Маляровым, основан на взаимодействии с полем резонаторов, расположенных в анодном блоке магнетрона, электронного потока, управляемого постоянным магнитным полем, и электрическим напряжением (импульсным или постоя!:ным), пpиклaJывae!ым между катодом и анолом магнетрона. Б установившемся режиме колебаний под воздействием постоянных магнитного и злектрического полей, а также высокочастотного гтоля резонаторов пространственный зарял приобретает форму колеса со спицами. На рис. 2 схематически показан характер распределения поля и пространственного заряда в миогорезо-наторном магнетроне. К и Л - катод и анод магнетрона, соответственно, Н-магнитное поле, Q - пространственный заряд. В настоя!!!ес- вр?-\]я создаггы импульсные магнетрсч1п. так и магнетроны с непрерывным излучением в диапазоне митдимет-ровых волн. энергии Генераторы гармоник. Известно, что в цепи кристаллического детектора при воздействии на него высокочастотного колебания частоты f, благодаря нелинейности характеристики детектора появляются токи частоты я/ {где л - целое положительное число - номер гармоники), интенсивность которых тем меньше, чем больше номер гармоники. Если с помощью какой-либо схемы выделить гармоническую составляющую, то ее можно использовать как источник колебания более высокой частоты. При воздействии на детектор двух сигналов разных частот в цепи детектора появятся токи комбинационных частот ±mfi ±п/г. где т и п -целые и положительные числа. При удвоении, например, удается получить сигналы мощностью порядка нескольких процентов от мощности, подводимой на основной частоте. Комбинационные частоты по амплитуде могут достигать больших значений, чем амплитуды гармоник того же порядка. Одни из путей получения энергии в диапазоне миллиметровых волн состоит в умножении и преобразовании частоты, даваемой источником более длинноволнового диапазона. Для умножения и преобразования частот используются как кремниевые, так и германиевые детекторы. По велиине коэффициента преобразования они примерно эквивалентны, ио германиевые детекторы более стабильны. Кристаллические умножители позволяют получить миллиметровые волны интеисивиостью. достаточной для некоторых измерений. Использование же комбинационных частот, возникающих в цепи кристаллического детектора при одновременном воздействии на него колебаний двух источников более длинноволнового диапазона, один из которых перестраиваемый, позволило осуществить плавное перекрытие участка миллиметровых волн. На рис 3 представлена принципиальная схе.ма умножения частоты путем выделения гармоники с помощью кристаллического детектора. Основная частота \\ поступает в настраиваемую секцию волновода. Гармоника с частотой Щх выделяется кристаллом в верхнем во.тноводе. который по размерам соответствует этой гармонике и меньше критических размеров для основной частоты. На рис. 4 приведена принципиальная схема умножения частоты с помощью комбинационных частот, возникающих в цепи кри*  Ряс. 2- Распределенне поля и пространственного заряд в миогорезонаторном магнетроне. сталлического детектора при вшдействии на него двух генератороа; К с частотой / и М с частотой /V § 2. Индикаторы миллиметровых воли Индикаторы миллиметровых волн служат для выявления электромагнитных колебаний и оценки их интенсивности. Исходя из принципа действия, существующие индикаторы миллиметровых волн можно разделить на следующие основные группы: термоэлементы (термопары), термосопротнвлепия (болометры, тормисторы), нелинейные элементы (кристаллические детекторы и др.). мис.пж Вь/ходноО фланец  Рис. 3. Принципиальная схема умножения чэ- Рис. 4 Принципиальная схема стоты с помощью кристаллического детектора. преобразоваиия частоты. Принцип действия термозлемеита (термопары) в качестве инди катора колебаний основан на эффекте теплового действия электромагнитных колебаний, за счет чего в месте спая проводников из различных материалов появляется термоэлектродвижущая сила, которая контролируется стрелочным прибором постоянного тока. Термоэлементы были одними из первых индикаторов электромагнитных колебаний, ими широко пользовались физики в конце прошлого века. П. Н. Лебедев в своих опытах применял термоэлементы для регистрации затухающи.х- колебаний миллиметровог диапазона волн Термоэлементы могут быть использованы для индикации электромагнитной энергии, излучаемой в ппостранство. и электпомзг нитных колебаний в передающч,\ линиях и контурах. На рис 5 приведена схема включения бесконтактного термоэлемента в полу-волнОБЫЙ вибратор. Если полотение такого вибратора относительно нтенны передающего устройства ке изменяется, то величина тока в термоэлементе может ст>жмть для контроля выходной !ошносл: передатчика Принцип действия индикатора колебаний с использованием тер-мосопротивлеиия основан на изменении сопротивления этого эле мента при воздействии высокочастотной энергии. В качестве термосопротивления наиболее часто применяются болометры и терми-сторы, которые имеют большой температурный коэффициент сопротивления и поэтому обладают достаточно высокой чувствительностью к изменению интенсивности колебаний. В настоящее время в качестве индикаторов миллиметровых волн широко применя ются кристаллические детекторы, благодаря нелинейным свойствам которых возможно детектирование или преобразование сиг-иала в более низкие частоты, доступные контролю простыми средствами. В диапазоне миллиметровых волн используются как германиевые, так и кремниевые детекторы. Чувствительность их обычно не превышает 0,7 мка/мквт и зависит от ряда факторов: качества остроты контактной пружинки, ее нажима. На рис. 6 приведена конструкция детекторной камеры четырех-миллиметровэ о диапазона с одним элементом настройки - бесконтактным короткозамыкаю-щим поршием, обеспечивающим согласование до к. с. в. н. < 2. Такого согласования с одним органом настройки удается достигнуть благодаря применению вибратора сравнительно большого диаметра. Рис. -5. С.ема включения бес контактного термоэлемента в лолуволновой вибратор. Кристалла,  Рве. 6. Конструкция детекторной голоакн мил лиметроБОго диапа-зона. § 3, Волноводный тракт; влияние степени согласования элементов тракта на точность измерения В радиотехнике миллиметрового диапазона, как и в технике сантиметровых волн, широко используется передача злскгромагнит-ных воли по волноводам. Это имеет место как в обшей аппаратуре миллиметрового диапазона, так и, особенно, в измеритель iOH аппарат\ ре. Вол ново днын тракт паччмаюшнися or rent, ратора мтилиметровых волн, включает в себя волноводиые линии передачи, переходы, соединения, различные регулирующие. [1] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 |