Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ЛАМПА БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ
ЛАМПА БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ

ЛАМПА БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в электронике сверхвысоких частот и может быть применено для создания усилителей с повышенной фазовой стабильностью, применяемых в доплеровской радиолокации. Сущность изобретения: устройство позволяет осуществить глубокую компенсацию фазовой чувствительности в режиме насыщения мощности выходного сигнала. Это достигается включением перед усилительной секцией, работающей в режиме подавления сигнала, секции компенсации, параметры которой удовлетворяют определенным условиям. 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2046442
Класс(ы) патента: H01J25/34
Номер заявки: 5043126/10
Дата подачи заявки: 21.05.1992
Дата публикации: 20.10.1995
Заявитель(и): Саратовский государственный технический университет
Автор(ы): Кудряшов В.П.; Сивяков Б.К.; Яковлева И.Б.
Патентообладатель(и): Саратовский государственный технический университет
Описание изобретения: Изобретение относится к электронике сверхвысоких частот (СВЧ), а более конкретно, к лампам бегущей волны (ЛБВ), и может быть использовано для создания усилителей с повышенной фазовой стабильностью, применяемых в доплеровской радиолокации.
Известно устройство двухкаскадный усилитель, в котором в качестве первого каскада используется ЛБВ-подавитель, а в качестве второго ЛБВ-усилитель. Обе ЛБВ имеют общий источник питания замедляющей системы.
Недостатком данного устройства являются его значительные массогабаритные параметры.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству, выбранным за прототип, является двухсекционная ЛБВ, секции которой соединены по СВЧ-сигналу, и в первой секции (компенсации) фазовая скорость электромагнитной волны соответствует режиму подавления сигнала, а во второй режиму его усиления.
Недостатком известного устройства является отсутствие среди характеризующих его признаков указаний на оптимальные параметры секций, необходимые для достижения глубокой компенсации фазовой чувствительности. Признаки прототипа: наличие двух секций и выбор режима подавления сигнала в первой секции недостаточны для достижения указанного эффекта. Например, при реализации режима глубокого подавления поля сигнала на выходе первой секции секции компенсации, когда поле имеет аномальную фазовую характеристику с положительной фазовой чувствительностью, достаточной по величине для компенсации отрицательной фазовой чувствительности в усилительной секции, желаемой компенсации чувствительности выходного сигнала ЛБВ нет. Поскольку обе секции связаны по электронному потоку, то причина происходящего состоит в одновременном возбуждении усилительной секции полем сигнала, имеющим нужную положительную фазовую чувствительность, и током электронного потока с отрицательной фазовой чувствительностью, поэтому в силу малости амплитуды поля в режиме глубокого подавления на выходе секции компенсации чувствительности не наблюдается (см. фиг.1).
При осуществлении изобретения может быть достигнута глубокая компенсация фазовой чувствительности ЛБВ в режиме насыщения мощности выходного сигнала к изменению напряжения на замедляющей системе.
Для этого в лампе бегущей волны, содержащей перед усилительной секцией секцию компенсации, в которой фазовая скорость электромагнитной волны соответствует режиму подавления сигнала, параметры секции компенсации удовлетворяют условиям:
vф м/с
(1)
z=0,75 м
(2)
q < 2,2, (3) где vф фазовая скорость электромагнитной волны;
z длина секции;
q=P параметр пространствен- ного заряда;
v0 скорость электронного потока;
ε параметр усиления;
βe электронное волновое число;
I0 ток пучка;
Z сопротивление связи;
V0 ускоряющее напряжение;
ωp плазменная частота;
Р коэффициент депрессии;
ω- угловая частота сигнала.
Эффект компенсации фазовой чувствительности выходного сигнала ЛБВ имеет место при условии, что процессы, обусловленные режимом подавления в секции компенсации прибора (глубокое подавление сигнала и резкий рост положительной фазовой чувствительности поля), развиваются в начале усилительной секции, связанной с секцией компенсации по электронному потоку (см. фиг.2). В этом случае амплитуда поля на выходе секции компенсации, в отличие от режима глубокого подавления в ней, еще не слишком мала. Поэтому поле, обладающее положительной фазовой чувствительностью, наводит ток, который в режиме подавления, следующем по длине за подавлением поля, имеет положительную фазовую чувствительность, усиливающую эффект компенсации.
Глубокая компенсация отрицательной фазовой чувствительности в усилительной секции достигается благодаря последующему возбуждению наведенным током поля с положительной фазовой чувствительностью (см. второй максимум кривой фазовой чувствительности на фиг.2).
Исходя из этого получена количественная оценка фазовой скорости электромагнитной волны vф в секции 1 компенсации и длины z секции 2. Значение vф должно быть больше того, при котором происходит подавление сигнала, а длина z короче длины, соответствующей режиму глубокого подавления, чтобы в начале усилительной секции еще продолжался отбор энергии у электромагнитной волны электронным сгустком. Условие (3) отражает тот факт, что при увеличении пространственного заряда (q > 2,2) наблюдается ослабление компенсационного эффекта.
На фиг. 1 представлено изменение фазовой чувствительности поля и коэффициента усиления вдоль длины прибора при реализации режима глубокого подавления поля сигнала на выходе секции компенсации двухсекционной ЛБВ; на фиг. 2 показаны ЛБВ с секцией компенсации, реализующей предлагаемое устройство, а также изменение фазовых чувствительностей поля и тока, коэффициента усиления и амплитуды тока вдоль длины прибора.
ЛБВ (см. фиг.2) перед усилительной секцией 1 содержит секцию 2 компенсации, параметры которой удовлетворяют условиям (1)-(3).
Усиливаемый сигнал подают на вход секции 2 компенсации, в которой происходит его подавление и модуляция электронного потока полем сигнала. Ослабленный сигнал и промодулированный электронный поток поступают в усилительную секцию 1, где происходит усиление сигнала до необходимого уровня. Одновременное возбуждение усилительной секции 1 полем сигнала и сгруппированным электронным потоком при выполнении заданных условий (1)-(3) на параметры секции 2 компенсации приводит к росту аномальной фазовой чувствительности поля сигнала к изменению напряжения на замедляющей системе в начале усилительной секции 1. В дальнейшем в процессе усиления сигнала происходит компенсация положительной фазовой чувствительностью отрицательной фазовой чувствительности в секции 1.
Рассмотрим конкретную реализацию предлагаемого устройства на примере спиральной лампы бегущей волны дециметрового диапазона с параметрами: ток пучка I0 0,053 A; ускоряющее напряжение V01258 B; параметр усиления ε 0,11; параметр пространственного заряда q 0,8; фазовая чувствительность в режиме насыщения мощности выходного сигнала fF-15,48 град/%
Для достижения глубокой компенсации фазовой чувствительности к изменению напряжения на замедляющей системе в режиме насыщения мощности выходного сигнала лампа бегущей волны перед усилительной секцией 1 содержит секцию 2 компенсации, параметры которой удовлетворяют условиям (1)-(3).
На фиг.2 представлены полученные в результате численного моделирования с помощью программ САПР "SIGNAL" кривые изменения фазовых чувствительностей поля fF и тока fI, коэффициента усиления Кус и амплитуды тока I вдоль длины для прибора с фазовой чувствительностью fF=0,4 град/% на длине насыщения мощности выходного сигнала. При этом мощность входного сигнала Рвх 29,9 мВт, параметр затухания d 0, а параметры секций компенсации и усиления соответственно равны vф1 26,7x x106 м/c; Z1 53 мм (безразмерная длина Y1 1,46); q1 1,36; vф2 19,6˙ 106 м/с; q2 0,9, для поглотителя dпогл 1,14; zнач 119,2 мм; zпогл 39,7 мм (безразмерная длина Yнач 3,0; Yпогл 1,0).
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществить глубокую компенсацию фазовой чувствительности ЛБВ в режиме насыщения мощности выходного сигнала, что повышает качество усиления сигнала и дает возможность снизить требования к источнику питания усилителя, т. е. упростить его конструкцию, уменьшить массогабаритные параметры и стоимость всего устройства в целом.
Формула изобретения: ЛАМПА БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ, содержащая перед усилительной секцией секцию компенсации, отличающаяся тем, что параметры секции компенсации удовлетворяют условиям


q < 2,2,
где vф фазовая скорость электромагнитной волны;
z длина секции;

параметр пространственного заряда;
v0 скорость электронного потока;

параметр усиления;

электронное волновое число;
I0 ток пучка;
Z сопротивление связи;
V0 ускоряющее напряжение;
ωp плазменная частота;
P коэффициент депрессии;
ω угловая частота сигнала.