Особенности работы генераторных ламп в диапазоне СВЧ.

Режим работы генераторных ламп, магнетронов и других подобных приборов должен контролироваться непрерывно. Обычно работа генераторных приборов контролируется по току. В ламповых генераторах целесообразно контролировать и сеточный, и катодный токи. Практически ограничиваются контролем катодного тока при помощи амперметра или вольтметра с сопротивлением. Второй способ применяется в том случае, если измерительный прибор выносится на значительное расстояние от контролируемого генератора.

Особенности работы генераторных ламп и требования, предъявляемые к ним, определяют существенные конструктивные отличия генераторных ламп от приемно-усилительных.

При работе генераторных ламп в СВЧ диапазоне следует учитывать время пролета электронов, соизмеримое с периодом колебаний, а также междуэлектродные емкости и индуктивности вводов лампы.

При работе генераторной лампы на сверхвысоких частотах и в импульсном режиме перечисленные выше методы измерения мощности мало пригодны, так как измерительные приборы и лампы накаливания вносят в контур слишком большие индуктивности и емкости. Рассчитывая режим работы генераторной лампы при известной расчетной мощности генератора, выбирают постоянное напряжение на аноде лампы Еа, угол отсечки анодного тока 6 и степень использования генераторной лампы по току. Выбор этих величин связан с особенностями работы генераторных ламп в диапазоне СВЧ. К этим особенностям относят трудность обеспечения оптимального значения сопротивления нагрузки и учета высокочастотных потерь, которые определяют температурный режим работы генераторной лампы. Указанные выше особенности работы генераторных ламп в СВЧ диапазоне проявляются тем резче, чем короче волна.

При расчете режима работы генераторных ламп необходимо пользоваться значениями параметров, соответствующих рабочей области на их характеристиках. Рассмотрим упрощенную качественную картину работы генераторной лампы в диапазоне СВЧ, когда время пролета электронов уже соизмеримо с периодом колебаний.

При сеточной и анодной модуляциях режим работы генераторных ламп оказывается различным. Достоинством сеточной модуляции является сравнительно малая мощность модулятора, вследствие чего он получается простым и малогабаритным. Недостатком ее является наличие источника постоянного высокого напряжения, что ведет к необходимости усложнения всей конструкции для сохранения электрической прочности. Кроме того, наличие постоянного высокого напряжения на аноде приводит к ухудшению температурного режима лампы из-за термотоков сетки.

Рассчитывая режим работы генераторной лампы при известной расчетной мощности генератора, выбирают постоянное напряжение на аноде лампы Еа, угол отсечки анодного тока 6 и степень использования генераторной лампы по току. Выбор этих величин связан с особенностями работы генераторных ламп в диапазоне СВЧ. К этим особенностям относят трудность обеспечения оптимального значения сопротивления нагрузки и учета высокочастотных потерь, которые определяют температурный режим работы генераторной лампы.

Блок-схема Ламповый генератор

Высокочастотные установки с ламповыми генераторами служат для поверхностной закалки, отжига, плавки, пайки и других процессов термической обработки металлических изделий. В данных установках ламповые генераторы являются их источниками питания. В состав такого генератора входит повышающий анодный трансформатор, блок выпрямителей, генераторный блок и блок контуров. Выходной воздушный трансформатор встроен в корпус генератора или вынесен из него. Установки с ламповыми генераторами в основном отличаются, тиристорным или тиратронным регулятором анодного напряжения. Для увеличения мощности в генераторе может быть установлено несколько генераторных ламп.

Работа генератора

Работа генератора протекает следующим образом. При включении источника питания в анодной цепи генератора пройдет ток, он зарядит конденсатор и в контуре возникнут затухающие колебания с определенной частотой. Ток в катушке L1 непрерывно меняет направление и с такой же частотой заряжается и разряжается конденсатор С1. Сетка генераторной лампы действует автоматически. Положительный заряд на сетке увеличивает анодный ток, протекающий через лампу, а отрицательный уменьшает его. Сетка заставляет анодный ток совершать непрерывные колебания. С изменением напряжения на сетке меняется ток в анодной цепи. При подаче переменного напряжения на сетку электронная лампа является как бы автоматическим выключателем в цепи колебательного контура. В схеме лампового генератора анодный дроссель L, представляющий большое сопротивление для переменной составляющей анодного тока, преграждает путь току высокой частоты и пропускает постоянную составляющую анодного тока. Переменная составляющая проходит через колебательный контур, конденсатор С и лампу. Постоянная составляющая проходит от положительного полюса анодного выпрямителя через лампу к отрицательному полюсу анодного выпрямителя. Между анодным напряжением и напряжением на сетке существует определенная связь: чем больше отрицательное смещение на сетке, тем больше должно быть анодное напряжение для того, чтобы лампа работала в наивыгоднейшем режиме. В этом случае анодный ток будет максимальным. Для улучшения подбора оптимального значения эквивалентного сопротивления контура, в схеме к анодному колебательному контуру (L1, С1), причем по автотрансформаторной схеме соединен второй колебательный контур (L2, С3), с которым в свою очередь индуктивно связан нагрузочный контур. Обратная связь осуществляется с анодного контура, в который включена катушка Lсв1, являющаяся первичной обмоткой трансформатора обратной связи.

3.Какие отличительные признаки супергетеродинного типа РПрУ от прямого типа РПрУ Все РПрУ различаются по частотному диапазону работы радиосистемы.

В состав РПрУ входят: сам приемник, оконечное устройство (нагрузка), источник питания.Классификация: 1) РПрУ прямого усиления;2) РПрУ супергетеродинного типа.

1.1. РПрУ прямого усиления

Достоинства: Простота.

Недостатки: Низкое качество воспроизводимого сигнала, ограниченная дальность приема и т. д.

1.2. РПрУ супергетеродинного типа

Достоинства; используется преобразователь частоты, поэтому основное усиление происходит на промежуточной частоте, высокая чувствительность, помехоустойчивость, малые линейные и нелинейные искажения.

Разновидностью РПрУ гетеродинного типа являются гомодинные (синхронные) РПрУ. В этих приемниках частота гетеродина равна частоте несущей входного сигнала. В результате в таких приемниках совмещаются операции гетеродинирования и демодуляции сигнала.

По структуре построения РПрУ делятся на аналоговые, аналогово-цифровые и цифровые.

1.3. Основные характеристики РПрУ

1. Чувствительность - способность ПРМ принимать слабые сигналы в присутствии внешних помех. Количественная оценка - это минимальная мощность сигнала на входе ПРМ, при которой обеспечивается заданное отношение сигнал- шум на выходе линейной части приемника.

2. Помехоустойчивость - способность приемника обеспечивать приём сигналов с заданной достоверностью при известном способе передачи сигнала и наличии в тракте помех.

3. Избирательность. Прежде всего, это частотная избирательность - способность приемника выделять полезные сообщения в пределах заданной полосы частот и ослаблять действие сигналов вне этой полосы.

Избирательность делится: избирательность по зеркальному каналу, избирательность прямого канала (эти виды избирательности обеспечиваются преселектором РПрУ), избирательность по соседнему каналу (обеспечивается УПЧ).

4. Динамический диапазон­ - определяется амплитудной характеристикой приемника.

Чем шире диапазон, тем меньше качество приема сигналов зависит от дальности.

Для расширения динамического диапазона служит система АРУ.

5. Искажения ( линейные и нелинейные). Линейные - подразделяются на частотные и фазовые.

Частотные искажения. Фазовые искажения.

Нелинейные искажения определяются нелинейностью амплитудной характеристики приемника и оцениваются величиной:

- коэффициент нелинейных искажений ( мощность основной гармоники к сумме мощностей паразитных гармоник).

6. Электромагнитная совместимость - способность РПрУ работать с учетом воздействия различных близко расположенных радиосистем друг на друга.

Билет