ШИРОКОДИАПАЗОННЫЕ ЛОВ, НЕПРЕРЫВНО ПЕРЕКРЫВАЮЩИЕ МИЛЛИМЕТРОВЫЙ И СУБМИЛЛИМЕТРОВЫЙ ДИАПАЗОНЫ ДЛИН ВОЛН

December 21, 2014 by admin Комментировать »

А. А. Негирев ГНПП "Исток", Фрязино

В последние годы почти во всех технически развитых странах все шире ведутся работы по освоению нового коротковолнового диапазона электромагнитных колебаний – диапазона миллиметровых (ММ) и субмиллиметровых (субММ) длин волн.

Освоение диапазона ММ- и субММ-волн открывает целый ряд новых возможностей в различных областях науки и техники.

В период освоения нового диапазона исключительное значение имеет разработка исследовательской и измерительной аппаратуры. В такой аппаратуре, как правило, используются генераторы малой мощности, причем в универсальной аппаратуре целесообразно применять широкодиапазонные генераторы, с тем чтобы перекрытие диапазона можно было осуществить минимальным числом приборов. Основным типом широко диапазонных генераторов, способных перекрыть ММ- и субММ-диапазоны минимальным числом приборов, являются лампы обратной волны (ЛОВ). В настоящее время в ММ- и особенно в субММ- диапазонах практическое применение находят два типа ЛОВ, различающихся принципом построения.

Первый тип – это ЛОВ, основанные на использовании электронной пушки со сходящейся оптикой и высокой компрессией цилиндрического электронного пучка. Замедляющая система в этих ЛОВ типа "встречные пластины" или "гребенка", пролетный канал один. Это или круглое отверстие во "встречных пластинах", или продольный паз, прорезанный по центру "гребенки", в который встреливается электронный пучок.

Во втором типе ЛОВ, которые созданы в ГНПП "Исток", используется электронная пушка с несходящейся оптикой, создающая в пространстве взаимодействия замедляющей системы несколько (от 4 до 7) ленточных пучков с высокой плотностью тока (до 300 А/см2), достигаемой за счет применения высокоэмиссионного катода. В этих ЛОВ используются многорядные замедляющие системы типа "встречные штыри" или "штыревая гребенка", ряды которых образуют несколько (от 4 до 7) пролетных каналов для прохождения электронных пучков.

Применение многорядных штыревых замедляющих систем позволяет расширить поперечное сечение пространства взаимодействия замедляющей системы, и соответственно увеличить эффективность взаимодействия электронного пучка ЛОВ с электромагнитным полем замедляющей системы, что особенно важно при продвижении ЛОВ во все более коротковолновые диапазоны.

И первый, и второй принципы построения ЛОВ имеют свои достоинства и недостатки, однако, оценивая их в целом, можно сказать, что именно ЛОВ второго типа продвинулись в более коротковолновые диапазоны, они имеют меньшие рабочие напряжения, меньшие массу и габариты и работают в более широкой полосе частот. В табл. 1 и 2 показаны основные параметры этих ЛОВ.

Пакетированные ЛОВ ММ-диапазона

Таблица 1

Параметры

ОВ-69

ОВ-70

ОВ-71

ОВ-86

ОВ-1

Рабочий диапазон частот, ГГц

36-55

52-79

78-119

118-178

177-260

Выходная мощность (мин), мВт

15-40

12-30

6-30

6-20

6-15

Рабочее напряжение, В

400-1200

400-1200

500-1500

500-1500

700-1900

Рабочий ток, мА

20-25

20-25

20-25

20-25

15-22

Сечение выходного волновода, мм

2,6 х 5,2

1,8 х 3,6

1,2 х 2,4

0,8 х 1,6

1,2 х 2,4

У всех пакетированных ЛОВ имеется сеточное управление рабочим током, и соответственно выходной мощностью. Напряжение сетки – до 200 В, ток сетки – 0-3 мА. Время готовности – 1 с. Масса приборов – 1 кг, масса прибора ОВ-1 – 1,8 кг.

Непакетированные ЛОВ субмиллиметрового диапазона

Таблица 2

Параметры

ОВ-65

ОВ-67

ОВ-80

ОВ-81

ОВ-82

ОВ-83

ОВ-84

ОВ-85

Рабочий диапазон частот, ГГц

258-375

370-535

530-714

690-850

790-970

900-1100

1070-1200

1170-1400

Выходная мощность (мин), мВт

1-10

1-5

1-5

1-5

0,5-3

0,5-3

0,5-2

0,5-2

Рабочее напряжение, кВ

1-4

1^1

1,5-6

1,5-6

1,5-6

1,5-6

1,5-6

1,5-6

Рабочий ток, мА

25-^40

25-40

30-45

30-45

30-45

30-45

30-45

30—45

Фокусирующее магнитное поле, Э

7000

9000

10000

10000

11000

11000

11000

11000

1,2    У всех субмиллиметровых ЛОВ выходной волновод сверхразмерный, сечением х 2,4 мм. Охлаждение приборов водяное, масса – 200 гр.

ЛОВ ММ-диапазона выпускаются пакетированными вместе с малогабаритными магнитами, выполненными из сплава самарий-кобальт или железо-ниодим-бор.

ЛОВ субММ-диапазона выпускаются без магнитов, потому что для их работы требуются большие магнитные поля, масса магнитных систем возрастает до 4-10 кг и стоимость их может составлять существенную часть стоимости пакетированной с магнитом ЛОВ. Поэтому потребителю ЛОВ целесообразно иметь лишь один или два магнита, которые в случае необходимости могут заменяться в ЛОВ. Конструкция ЛОВ обеспечивает простое выполнение этой операции.

Каковы возможности дальнейшего развития миллиметровых и субмиллиметровых ЛОВ ГНПП ’’Исток”?

Исходя из анализа практики применения ЛОВ и оценки современного уровня технологии, можно сказать следующее:

–          масса пакетированных миллиметровых ЛОВ может быть снижена примерно вдвое за счет оптимизации конструкции ЛОВ и магнитной системы, а также использования существующих магнитных материалов с большей магнитной энергией;

–          могут быть созданы конструкции миллиметровых ЛОВ с вдвое большим рабочим диапазоном. Например, ЛОВ, работающая в диапазоне частот, перекрывающем волноводные каналы 2,6 х 5,2 мм и 1,8 х 3,6 мм.

потребляемая мощность субмиллиметровых ЛОВ может быть снижена по крайней мере вдвое, а их коротковолновая граница рабочего диапазона сдвинута до 2000 ГГц.

Источник: ВАКУУМНАЯ СВЧ ЭЛЕКТРОНИКА: Сборник обзоров. — Нижний Новгород: Институт прикладной физики РАН, 2002. — 160 с.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты