Конечное время - пролет - электрон
Cтраница 4
Уравнение (4.1) и полученные из него соотношения показывают, каковы основные задачи, возникающие при расчете электронных приборов СВЧ. Для определения мощности или усиления электронного прибора необходимо рассчитать высокочастотный конвекционный ток или связанный с ним наведенный ток с учетом конечного времени пролета электронов. После того, как это сделано, на основании соотношений, полученных в настоящей главе, можно рассчитать мощность, отдаваемую электронным пучком высокочастотному полю стоячей или бегущей волны. [46]
Входное сопротивление электроннолучевой трубки для сигнальных напряжений равно нескольким мегаомам, входная емкость обычно составляет 2 - 20 пФ, верхняя граница диапазона рабочих частот достигает 150 - 200 МГц. Эта граница определяется собственной резонансной частотой трубки, обусловленной взаимодействием емкости между пластинами и индуктивности их выводов, а также конечным временем пролета электронов между пластинами. Для воспроизведения частот выше 200 МГц вместо пластин применяют отклоняющие системы с распределенными постоянными, при этом удается наблюдать осциллограммы процессов с частотой в несколько гигагерц. [47]
Так как обычно коэффициент заполнения Q значительно меньше единицы, то из приведенного выше выражения следует, что входное сопротивление датчика имеет меньшее значение, чем при измерении непрерывного сигнала. Как уже говорилось, область применения диодных датчиков ограничивается вследствие возрастания частотной погрешности, которая обусловливается резонансным влиянием во входной цепи и влиянием конечного времени пролета электронов между электродами вакуумного диода. [48]
При практических расчетах реальный модулятор часто заменяют эквивалентным идеальным, расположенным в середине реального модулятора и характеризующимся в М раз уменьшенной величиной амплитуды модулирующего напряжения. Следует отметить, что такая замена справедлива лишь для сравнительно небольших углов пролета, ибо только в этом случае справедливо пренебрежение модуляцией электронного потока по плотности, которая происходит в самом модуляторе за счет конечного времени пролета электронов. [49]
До сих пор мы считали, что электроны, пролетая сетки модулятора, изменяют свою скорость скачком в середине зазора резонатора, и пренебрегали временем пролета электронов между сетками. В действительности же это время сравнимо с периодом колебаний и оказывает, как будет показано далее, весьма существенное влияние на форму тока, наводимого сгустком электронов во втором резонаторе. Кроме того, конечное время пролета электронов между сетками модулятора влияет также и на сам процесс модуляции электронного потока. [50]
Для измерения импульсов длительностью в несколько наносекунд с фронтом в ( l - s - 2) нсек обычные осциллографы непригодны. Усилители вертикального отклонения имеют недостаточную полосу пропускания для неискаженной передачи формы импульса. Электроннолучевая трубка из-за конечного времени пролета электронов и наличия паразитных параметров выводов и пластин исказит форму импульса. [51]
Одним из достоинств электронных вольтметров, как уже отмечалось, является слабая зависимость показания прибора от частоты. Однако при измерениях напряжений в диапазоне СВЧ такая зависимость становится все более ощутимой, что, если не приняты меры, приводит - к значительным погрешностям. Это обусловлено влиянием подводящих проводов, резонансными явлениями во входной цепи вольтметра и влиянием конечного времени пролета электронов между электродами диода. [52]
Одним из важнейших достоинств электронных вольтметров, эк уже отмечалось, является слабая зависимость показаний прибора от частоты. Однако при измерениях напряжений в диапазоне СВЧ эта зависимость становится все более ощутимой и, если не приняты меры, приводит к значительным погрешностям. Это обусловлено влиянием подводящих проводов, резонансными явлениями во входной цепи вольтметра и влиянием конечного времени пролета электронов между электродами детекторной лампы, причем погрешность, обусловленная инерцией электронов, имеет отрицательный знак, в то время как погрешность, связанная с индуктивностью проводов, - положительного знака. [53]
Когда электроны, двигаясь к аноду, приближаются к сетке, в цепи сетки наводится положительный ток. Когда электроны удаляются от сетки к аноду, в цепи сетки наводится отрицательный ток. Вследствие конечного времени пролета электронов в лампе наведенный в цепи сетки ток возрастает линейно с частотой. [54]
Лампы для СВЧ строятся на принципиально новой основе. Потери на излучение, а также ограничивающее действие сосредоточенных индуктивностей и емкостей устраняются применением объемных резонаторов. В лажпах - СВЧ основную роль играет взаимодействие электронного пучка с электромагнитными полями в зазоре взаимодействия. Значительно менее важно собирание электронов этого пучка на каком-либо коллекторе. Конечное время пролета электронов в клистронах и магнетронах не только не является ограничивающим фактором, но лежит в основе их работы. [55]
Сущность его в следующем: на вход управляющего устройства поступает однородный по плотности поток электронов. Управляющее устройство изменяет скорость электронов, периодически ускоряя или замедляя их. Вследствие конечного времени пролета электронов модуляция по скороости постепенно переходит в модуляцию по плотности: электроны с большими скоростями догоняют электроны с меньшими скоростями, но вышедшие раньше, и образуют с ними электронные сгустки, которые возникают при этом с периодичностью, соответствующей частоте модулирующего напряжения. Процесс образования электронных сгустков называется группировкой или фазовой фокусировкой электронов. [56]
Повышению мощности оконечного каскада путем увеличения анодного напряжения препятствуют не только затруднения, связанные с технологией генераторных ламп, но и некоторые особенности принципиального характера. Реактивная колебательная мощность контура получается очень большой из-за наличия неизбежной распределенной емкости, и существенная часть мощности, даваемой лампой, расходуется я а восполнение потерь. При ограниченном токе эмиссии полезная мощность лампы растет линейно с увеличением анодного напряжения, в то время, как реактивная мощность и обусловленная сю мощность потерь в контуре растут квадратично; вскоре выходная мощность, равная разности между мощностью лампы и мощностью потерь, перестает возрастать с повышением анодного напряжения. При расчете каскада потери в контуре можно представить а виде эквивалентного сопротивления, включенного параллельно сопротивлению полезной нагрузки. Если не учитывать конечного времени пролета электронов, расчет каскада можно производить обычными методами ( разд. Результаты, получающиеся при этом, сходны с теми, которые приведены в § 15 - 8, но пригодны в первую очередь для импульсного режима, так как в непрерывном режиме возможности схемы ограничиваются тепловыми перегрузками. В ультракоротковолновых усилителях выгодно применять лампы с м а-л ы м рабочим анодным н а п р я ж е-нием, но с большим током эмиссии катода ( лампы с торированными катодами); однако это требование частично противоречит требованиям, предъявляемым к лампам с точки зрения уменьшения нежелательных эффектов, связанных с конечной скоростью электронов. [58]
При увеличении напряжения, приложенного к диоду до пробивного, напряженность поля в зоне р-л-перехода достигает значения, когда начинается ударная ионизация. Чтобы электрический прибой не перешел в необратимый тепловой, ток диода должен быть ограничен. Параллельно ЛПД включен резонатор, показанный на рис. 4.3 в виде резонансного контура LC, настроенный на частоту генерации. Если в резонаторе существуют хотя бы небольшие колебания ( из-за тепловых флуктуации, переходных процессов, наводок или др.), на р-л-переход диода Mi воздействуют постоянное и переменное СВЧ-напряжения. В положительный полупериод напряжение на диоде возрастает, что приводит к лавинообразному увеличению тока диода. Вместе с тем развитие лавины требует определенного времени, обусловленного конечным временем пролета электронов и дырок. Поэтому появление максимального значения тока запаздывает относительно максимума напряжения. Толщину запорного слоя в лавинно-пролетном диоде, длину п области ( пролетный промежуток) диода выбирают так, чтобы этот сдвиг во времени был приблизительно равен половине периода СВЧ-колебаний в резонаторе, поэтому электроны, двигаясь в пролетном пространстве, будут отдавать энергию во внешнюю цепь. Таким образом, ЛПД в динамическом режиме обладает отрицательным сопротивлением, будет компенсировать потери энергии и поддерживать СВЧ-колебания в резонатор. Соединение резонатора с i осуществляется через разделительный конденсатор СР, преграждающий путь постоянному току. [59]
Страницы: 1 2 3 4