Назначение, области применения, достоинства и недостатки ЭП СВЧ и КП, основные технические требования к ним

 

Как устройства для генерирования и усиления сигналов ЭП СВЧ были предложены в 30-40-х г. XX века для замены аналогичных по назначению устройств на электронных лампах, имеющих частотные ограничения на СВЧ из-за соизмеримости времени пролета электронов между электродами с периодом колебаний. Это приводило к фазовым сдвигам между напряжениями и токами, нарушающими работу усилителей (самовозбуждение) и генераторов (малая мощность или отсутствие генерации). В ЭП СВЧ длительное время пролета электронов наоборот было использовано для взаимодействия с СВЧ-полем (волной) для получения генерации и усиления СВЧ, при этом ЭП СВЧ включал в себя колебательную или направляющую (замедляющую) электромагнитную волну (ЭМВ) систему. В отличие от ламповых устройств в ЭП СВЧ не требовалось проведение расчета, конструирования и изготовления колебательных систем (резонаторов).

Области применения ЭП СВЧ – радиосвязь (включая космическую), радио-локация, радиоизмерения, физические исследования, радиопротиводействие, СВЧ-нагрев и др.

Достоинства диапазона СВЧ (метровые, дециметровые, сантиметровые и миллиметровые волны) – малые размеры антенн, высокая направленность переда-чи/приёма, широкие полосы частот и большое число каналов связи, возможность получения больших мощностей при генерации и усилении, радиационная стойкость.

Основной недостаток СВЧ – распространение в пределах прямой видимости между передающей и приемной антеннами, поэтому в радиорелейных линиях связи на СВЧ через каждые несколько десятков километров ставят ретранслято-ры. Другой недостаток СВЧ – увеличение затухания с ростом частоты при распространении в пространстве или в линиях передачи.

Технические требования к ЭП СВЧ формируются через разные виды показателей:

1) энергетические – выходная мощность (Рвых), электронный коэффициент полезного действия (КПД) ηэл= Рвых/Р0, где Р0 – мощность, потребляемая от источника питания;

2) виды и качество модуляции – импульсная, амплитудная, частотная, фазовая, степень нелинейных искажений при модуляции;

3) показатели электромагнитной совместимости, позволяющие оценить мешающее влияние на другие радиоустройства:

− относительная нестабильность частоты ; в генераторах СВЧ она составляет 10-3÷10-5;

− ширина спектра генерируемых или усиливаемых радиочастот;

− величина допустимых побочных излучений;

− полоса перестройки или усиления;

4) показатели компактности, минимальных габаритов и массы для возможности применения в авиации, ракетах, спутниковой и космической связи;

5) показатели минимизации рабочих напряжений для безопасности эксплуа-тации (экранировка ЭП СВЧ от возможного рентгеновского излучения при рабочих напряжениях выше 25 кВ).

Развитие конструкций ЭП СВЧ идет в направлении повышения генерируемой мощности (релятивистские ЭП – до 1 ГВт и более в импульсе), особенно в миллиметровом диапазоне волн, что нереализуемо для полупровод-никовых приборов (ПП) СВЧ из-за присущих им частотных и других ограничений (меньше генерируемые токи и мощности, хуже возможности теплоотвода, меньше электрическая прочность и др.).

Однако в ряде случаев ПП СВЧ успешно конкурируют с ЭП СВЧ по мощности при использовании принципа пространственного сложения мощностей (фазированные антенные решетки – ФАР).

Квантовые приборы (КП) начали применяться с 50-60-х г.г. ХХ века в виде:

− оптических, инфракрасных (ИК) и ультрафиолетовых (УФ) квантовых генераторов и усилителей с модуляторами и без них;

− квантовых генераторов (КГ) и усилителей диапазона СВЧ.

Оптические квантовые генераторы (ОКГ) или лазеры (laserlight amplification by stimulated emission of radiation) находят применение для связи, локации, технологических целей. Их мощность генерации может быть от единиц мВт до тысяч тераватт в импульсе. КГ СВЧ нашли применение как источники высокостабильных колебаний ( ≈10-10÷10-14) для стандартов частоты и времени.

В качестве квантовых усилителей СВЧ нашли широкое использование в космической связи квантовые парамагнитные усилители (КПУ), имеющие весьма низкий уровень собственных шумов по сравнению с любыми электронными или полупроводниковыми усилителями СВЧ. Технические требования, предъявляе-мые к КП, аналогичны требованиям и показателям ЭП СВЧ.

Достоинства и недостатки КП также аналогичны.








Дата добавления: 2016-04-06; просмотров: 1138;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.005 сек.