Лампа бегущей волны для систем связи

 

Использование: в лампах бегущей волны для систем связи для улучшения согласования и снижения неравномерности амплитудно-частотной характеристики. Сущность изобретения: геометрические размеры резонаторов замедляющей системы ЛБВ выбирают в соответствии с соотношениями формулы изобретения. При этом из рабочей полосы частот исключается область вблизи 3/2π-типа колебания, наиболее чувствительная к деформациям стенок резонаторов замедляющей системы при технологических операциях. Удается значительно повысить выход годных приборов при серийном производстве. 6 ил.

Изобретение относится к электровакуумным приборам СВЧ 0-типа, а именно к конструкции лампы бегущей волны, предназначенной для работы в системах связи различного назначения. В ЛБВ для систем связи важнейшей характеристикой является неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в линейном режиме (режиме слабого сигнала). Основное условие малой неравномерности АЧХ в ЛБВ хорошее согласование секций ЗС. В свою очередь, хорошее согласование секций достижимо только в случае высокой однородности резонаторов ЗС. Если по какой-либо причине однородность резонаторов нарушается, например, происходит прогиб стенок, неизбежно появление "пиков" КСВН и сужение рабочей полосы частот в линейном режиме. При пайке, сварке, откачке ЗС подвергается значительным термомеханическим воздействием, приводящим к деформациям стенок резонаторов и появлению пиков КСВН. Особенно сильно эти эффекты проявляются вблизи частоты 3/2π-вида и усиливаются при смещении в коротковолновый диапазон длин волн. Каждая секция ЗС в процессе изготовления проходит 3 5 паек, происходит накопление деформаций, увеличение "пиков" КСВН. В результате АЧХ ухудшается, полоса рабочих частот сужается, процент выхода годных, трудоемкость изделия возрастает. Цель изобретения уменьшение КСВН в рабочей полосе частот и снижение неравномерности АЧХ, обусловленных неоднородностью замедляющей системы. На фиг.1 изображена двухсекционная ЛБВ с замедляющей системой (ЗС) типа цепочки связанных резонаторов (ЦСР); на фиг.2 изображены диаграммы изменения КСВН при технологических операциях; на фиг.3 5 дисперсионные характеристики и зависимости КСВН и коэффициента усиления от длины волны; на фиг.6 диаграммы изменения КСВН для данной ЛБВ и ЛБВ-прототипа. Электронный пучок 1, выходящий из катода 2 с ускоряющим напряжением U_зс, пронизывает все резонаторы и поступает в коллектор 3. ВЧ-мощность передается на входную секцию ЗС через ввод 4 энергии. Усиленная волна поступает из ЗС на выход через вывод 5 энергии. Как видно из фиг.1, все перегородки резонаторов 6 10 во входной секции прямые, в процессе сборки и пайки ЛБВ они не деформируются. В выходной секции в резонаторах 11 15 стенки также не деформируются, в резонаторах 12 14 стенки прогибаются, резонаторы перестают быть однородными. Секции разделены поглотителем 16. В результате выходная секция имеет большой "пик" КСВН в области длины волны l_o, соответствующей 3/2π-виду дисперсионной характеристики (поз. 17 24 на фиг.3, а, б) и "пики" меньших размеров (поз. 21 на фиг.3, б), а на АЧХ ЛБВ 22 (фиг.3, в) имеются области резкого уменьшения усиления, обусловленные этими "пиками" (поз.23 и 24 на фиг.3, в). Факт появления больших "пиков" в области 3/2π-вида с уровнем до 1,5 2 установлен экспериментально. На фиг.2 показаны диаграммы роста КСВН в процессе изготовления прибора в области 3/2π-вида для четырех входных и четырех выходных секций приборов NN 8, 13, 14, 17 (номера указаны в кружках). По оси абсцисс отложены номера технологических операций, по оси ординат откладывается КСВН. Технологические переходы отложены в следующей последовательности: 1 cогласование входной (выходной) секции в оправке перед первой пайкой; 2 согласование перед пайкой согласующих элементов вывода энергии; 3 перед пайкой секции с волноводом вывода энергии; 4 после пайки секции с волноводом; 5 перед пайкой секции с нагрузкой; 6 после пайки секций с нагрузкой; 7 после пайки секций друг с другом; 8 после заварки баночного окна вывода энергии. Как видно из диаграмм, КСВН возрастает до величины 1,5 1,8. Такие приборы имеют большие "провалы" на АЧХ (поз. 23, 24 на фиг.3, в) и уходят в брак. Количество бракованных изделий достигало 80 90% На фиг.3, а показана дисперсионная характеристика секции ЗС ЛБВ. Из теоретических и экспериментальных данных следует, что "холодная" дисперсионная характеристика 17 при введении электронного пучка несколько смещается в длинноволновую область 18. Величину этого смещения в двухсантиметровом диапазоне длин волн в области 3/2π-вида можно оценить максимум в 1 1,5% Соответственно смещается и "пик" КСВН 19 на ту же величину 20. Кроме того, ширина "пика" КСВН может достигать 0,5 1% Таким образом, если рабочий диапазон выбирают справа от волны l_o (фиг.3, λ_к>λ_o), λ_к должна отстоять от λ_o не менее чем на 2% Если же рабочий диапазон выбран слева от λ_o, то можно совместить. Отсюда соотношения, обеспечивающие достижение положительного эффекта, имеют вид: П р и м е р конкретного выполнения. Разработана и испытана ЛБВ для систем связи (назовем ее ДЕ-157А), содержащая замедляющую систему типа цепочки связанных резонаторов, у которой λ_к=1,05. На фиг.4 кривая 25 показывает дисперсионную характеристику прототипа ДЕ-157, кривая 26 ЛБВ ДЕ-157А. Как видно из фиг.4, у ЛБВ, разработанной по изобретению, 3/2π-вид вынесен за пределы рабочей полосы длин волн 2,07 2,14 см (l_o=1,96 cм), тогда как у прототипа 3/2π-вид находится внутри полосы. Подавляющее большинство изделий-прототипов имело "пик" КСВН в пределах 1,5 1,8, а на амплитудно-частотной характеристике имелся перепад по усилению 2 3 дБ в сравнительно узком частотном интервале. В результате, как уже отмечалось, много приборов уходило в брак, и лишь отдельные образцы имели КСВН ≲ 1,35 (фиг.6) и сравнительно гладкие АЧХ (фиг.5). В результате применения изобретения большинство изделий ДЕ-157А имеет КСВН не более 1,35, а перепады усиления на АЧХ не превышают 1 дБ в любом частотном интервале 40 МГц в рабочей полосе частот 14,0 14,5 ГГц. Количество бракованных изделий не превышает 60%

Формула изобретения

Лампа бегущей волны для систем связи, содержащая замедляющую систему типа цепочки связанных резонаторов, отличающаяся тем, что, с целью снижения неравномерности амплитудно-частотной характеристики, геометрические размеры резонаторов замедляющей системы выбраны из выражения: где λ_к, λ_д коротковолновая и длинноволновая границы рабочего диапазона замедляющей системы, м; λ длина волны (м), при которой фазовый сдвиг между соседними резонаторами равен 3/2π.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---