Повышение фазовой стабильности сигнала в лампе бегущей волны тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.02, кандидат наук Кудряшов, Александр Геннадиевич

• Кудряшов, Александр Геннадиевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Кудряшов, Александр Геннадиевич

Содержание

Введение

Глава 1. Несинхронные режимы взаимодействия электронного потока с бегущей электромагнитной волной и их применение для улучшения характеристик ЛБВ

1.1 Несинхронные режимы работы ЛБВ

1.2 Теоретическое исследование возможностей применения участка с несинхронным режимом в пространстве взаимодействия ЛБВ для понижения фазовой чувствительности

1.3 Выбор конструкции пространства взаимодействия..."

1.4 Методология проектирования фазостабильной ЛБВ

1.5 Другие возможности улучшения характеристик ЛБВ за счет несинхронного взаимодействия

1.6 Выводы

Глава 2. Разработка и исследование характеристик фазостабильных ЛБВ

2.1 Прототип и схема пространства взаимодействия опытных образцов фазостабильной ЛБВ

2.2 Выбор параметров пространства взаимодействия

2.3 Экспериментальное исследование характеристик фазостабильной ЛБВ с участком крестатронного режима

2.4 Экспериментальное исследование характеристик фазостабильной ЛБВ с участком подавления

2.5 Выводы

Глава 3. Исследование модуляционных шумов и внеполосных колебаний в усилителях на фазостабильных ЛБВ

3.1 Критерии оценки эффективности применения фазостабильных ЛБВ в СВЧ-

усилителях

3.2 Модуляционные характеристики фазостабильных ЛБВ

3.3 Исследование модуляционных колебаний в усилителях на фазостабильных ЛБВ

3.4 Спектры импульсных радиосигналов фазостабильных ЛБВ

3.5 Выводы

Заключение

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение фазовой стабильности сигнала в лампе бегущей волны»

ВВЕДЕНИЕ

Лампа бегущей волны (ЛБВ) является одним из наиболее распространенных СВЧ-приборов. Уже многие десятилетия она лидирует на мировом рынке вакуумной СВЧ-электроники, достигая 70% и более от общего объёма продаж. Характеристики современных ЛБВ во многом уникальны: коэффициент полезного действия (КПД) до 75% и время непрерывной работы свыше 15-20 лет в бортовых космических приборах, ширина полосы до двух октав и более в ЛБВ для систем радиоэлектронной борьбы (РЭБ), выходная мощность несколько сотен киловатт в приборах для радиолокационных систем (РЛС), обеспечение самых жестких требований по механическим и климатическим воздействиям; все это позволяет использовать приборы в самых разнообразных и, прежде всего, военных системах радиоэлектроники [1...3]. Большой вклад в развитие теории и техники ЛБВ внесли как зарубежные (Р. Компфнер, Дж. Пирс, И.Е. Роу, Л. Клемпит, A.C. Гилмор), так и отечественные (Л.А. Вайнштейн, В.Т. Овчаров, В.А. Солнцев, Н.М. Советов, A.C. Победоносцев, A.M. Кац, Д.И Трубецков, В.П. Кудряшов, Б.К. Сивяков, И.А. Манькин, Д.Д. Милютин) и многие другие ученые. Характеристики приборов постоянно совершенствуются и в настоящее время.

Однако, наряду с многочисленными достоинствами, ЛБВ присущ и серьезный недостаток — высокая чувствительность фазы выходного сигнала к изменению напряжения электронного пучка, что обусловлено самим принципом длительного и, следовательно, протяженного (на большой длине) нерезонансного взаимодействия. Это приводит к повышенному уровню модуляционных шумов в усилителях на основе ЛБВ [4,5] и, как следствие,-к снижению важнейших тактико-технических характеристик аппаратуры, прежде всего, при использовании в РЛС. Ограничивается возможность использования ЛБВ в некоторых других радиоэлектронных системах, а также снижается ее конкурентоспособность с усилителями на твердом теле. Несмотря на более чем семидесятилетнюю историю развития ЛБВ, этот недостаток не устранен, и при конструировании усилителей в основном применяются схемотехнические

решения в источниках питания, направленные на уменьшение уровня пульсаций, прежде всего, напряжения замедляющей системы (ЗС). Известный метод использования разнополярных зависимостей фазы выходного сигнала от напряжения и тока пучка [4], во-первых, нельзя использовать в источниках питания ЛБВ, не имеющих отдельного электрода, управляющего током пучка, и, во-вторых, как будет показано далее, он приводит к резкому увеличению амплитудных модуляционных шумов.

Широко используемое в настоящее время двухкаскадное построение выходных СВЧ-усилителей на ЛБВ [6...8], в которых выходной каскад представляет собой прибор без поглощающей вставки и обладает вследствие этого малой фазовой чувствительностью [4], решает задачу лишь частично, поскольку с целью упрощения схемотехники, снижения массы и габаритов передатчика обе ЛБВ, как правило, имеют единый источник питания замедляющей системы, в котором сложно минимизировать уровень пульсаций из-за его большой мощности.

В традиционных конструкциях приборов с высоким (более 25...30 дБ) коэффициентом усиления путем оптимизации режимов работы и параметров отдельных секций значительно уменьшить её фазовую чувствительность не удаётся [9... 15]. Поэтому в условиях постоянно растущих требований к качеству спектра выходного сигнала радиопередающих СВЧ-устройств [5] задача кардинального уменьшения фазовой чувствительности-выходного сигнала ЛБВ к изменению напряжения источников питания представляется одной из наиболее актуальных в современной вакуумной СВЧ-электронике.

Степень разработанности темы исследования

Вопросам создания ЛБВ с малой фазовой чувствительностью к изменению напряжений источников питания посвящено ограниченное число работ [16... 19], и объём теоретических и экспериментальных исследований в них представляется явно недостаточным. Впервые в работе [16] для создания ЛБВ с практически нулевой фазовой чувствительностью в определенном интервале изменения напряжения электронного пучка было предложено использование секций

несинхронного взаимодействия, однако предложенные в этой работе варианты построения таких приборов до настоящего времени не нашли полноценной теоретической и экспериментальной проверки. Осложняло работу то обстоятельство, что в работе [16] все расчеты были сделаны для ЛБВ без локального поглотителя, который в приборе с высоким- коэффициентом усиления безусловно необходим для обеспечения стабильной работы прибора.

В патенте [17], предложенном в развитие работы [16], локальный поглотитель учитывался, однако отсутствовали сведения о ширине интервала изменения напряжения пучка, в котором наблюдается стабилизация фазы, что чрезвычайно важно для практического применения ЛБВ. В результате к моменту начала выполнения данной работы отсутствовали как экспериментальные образцы приборов с близкой к нулевой фазовой чувствительностью, так и проверенная методология их проектирования.

В настоящее время математический аппарат и существующие теории взаимодействия в ЛБВ позволяют провести полноценные исследования всех особенностей построения таких приборов. Более того, поскольку секции несинхронного взаимодействия располагаются, как правило, во входной части ЛБВ, для анализа вполне применима линейная теория [20,21]. При этом в несинхронной секции и в начале усилительной необходимо учитывать все три парциальные волны (при использовании метода дисперсионного уравнения), что делает расчеты достаточно громоздкими. Поэтому целесообразнее применять численные расчеты по одномерной нелинейной теории ЛБВ [22], что преимущественно и использовалось в настоящей работе.

Существующее современное метрологическое обеспечение позволяет также провести все необходимые измерения экспериментальных приборов с требуемой точностью.

Целью диссертационной работы является повышение фазовой стабильности сигнала в ЛБВ и создание экспериментальных образцов прибора (получившего название фазостабильной ЛБВ), обладающего минимальной (близкой к нулевой) фазовой чувствительностью сигнала в определенном

интервале изменения напряжения пучка.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие научные и практические задачи:

1. Теоретически исследовались характеристики несинхронного взаимодействия электромагнитной волны с электронным потоком применительно к проблеме создания фазостабильных приборов, а также к некоторым другим задачам улучшения характеристик ЛБВ различного назначения.

2. Проводился анализ возможных конструкций фазостабильной ЛБВ, определялись наиболее перспективные для практического использования варианты построения пространства взаимодействия, и разрабатывалась методология их проектирования.

3. Выполнялись расчеты, проектирование и изготовление экспериментальных образцов двух разновидностей фазостабильной ЛБВ (с участками подавления сигнала и крестатронного режима в секции компенсации) на основе серийно выпускаемого прибора.

4. Теоретически и экспериментально исследовались характеристики фазостабильных ЛБВ различной конструкции, проводилось их сопоставление по важнейшим параметрам и сравнение с обычными, нефазостабильными приборами. Рассматривались возможности совершенствования основных характеристик фазостабильных ЛБВ.

5. Проводились расчеты и измерения модуляционных колебаний и спектра выходного импульсно-модулированного СВЧ-сигнала в импульсных усилителях на фазостабильных приборах и их сравнение с усилителями на обычных ЛБВ.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые:

1. Теоретически и экспериментально показана возможность практического создания ЛБВ с высоким (25...30 дБ и более) коэффициентом усиления и минимально возможной (близкой - к нулевой) фазовой чувствительностью к изменению напряжения и тока пучка за счёт применения во входной секции прибора участка несинхронного взаимодействия.

2. Разработана методология проектирования фазостабильных ЛБВ различной конструкции, включающая в себя аналитические соотношения для определения параметров ключевого элемента таких приборов - компенсирующей секции.

3. Показано, что в зависимости от конструкции компенсирующей секции (с участком подавления сигнала или участком крестатронного режима) фазостабильные ЛБВ имеют существенно различные технические характеристики (прежде всего, модуляционные и частотные), что необходимо учитывать при использовании таких приборов в радиоэлектронной аппаратуре.

4. Теоретически и экспериментально показано, что применение в СВЧ-усилителях фазостабильных ЛБВ позволяет снизить уровень модуляционных шумов на 10 - 15 дБ и более, а также улучшить спектр -выходного радиосигнала в режиме импульсной модуляции.

Практическая значимость работы:

1. Предложенные конструкции и методология их проектирования являются основой для разработки новой разновидности СВЧ-прибора -фазостабильной ЛБВ, обладающей малой (близкой к нулевой) чувствительностью фазы выходного сигнала к изменению напряжения и тока электронного пучка.

2. По результатам исследований и в соответствие с проведенными расчетами в АО «НПП Алмаз» были разработаны два типа фазостабильной ЛБВ (с участком крестатронного режима и участком подавления сигнала), которые подтвердили заданные параметры и будут использованы при создании СВЧ-усилителей для РЛС.

3. При разработке СВЧ-усилителей для радиоэлектронных систем различного назначения целесообразно применять схемы построения с использованием фазостабильных ЛБВ как элемента, обеспечивающего более высокое качество выходного сигнала.

Методология и методы исследования

При проведении теоретических исследований применялись известные методы расчета взаимодействия электромагнитной волны с электронным потоком

по линейной теории ЛБВ [21], по одномерной нелинейной теории ЛБВ [22], по программе Signal разработки СГТУ имени Гагарина Ю.А., широко использовалась аппроксимация полученных расчетных зависимостей. Экспериментальные исследования проводились с использованием стандартизованных методик измерения и на аттестованном оборудовании.

Положения, выносимые на защиту

1. Применение участков несинхронного взаимодействия во входной секции ЛБВ позволяет достичь резкого (вплоть до нулевых значений) уменьшения чувствительности фазы выходного сигнала в 3 - 7% интервале изменения напряжения электронного пучка.

2. Доказано, что наилучшие характеристики фазостабильных ЛБВ достигаются, когда компенсирующая секция состоит из последовательно соединенных участков несинхронного и усилительного режимов.

3. Установлено, что в фазостабильной ЛБВ с участком несинхронного крестатронного режима обеспечиваются большие значения коэффициента усиления (при фиксированной длине прибора) или меньшая длина (при заданном коэффициенте усиления) и меньшая критичность основных параметров к точности изготовления элементов компенсирующей секции, чем в ЛБВ с несинхронным участком подавления. Фазостабильная ЛБВ с участком подавления характеризуется большим интервалом напряжения пучка, в котором наблюдается стабилизация фазы.

4. Наиболее широкая полоса рабочих частот (до 10% и более) в фазостабильной ЛБВ с участком подавления достигается при нормальной дисперсии замедляющей системы на этом участке, а в ЛБВ с крестатронным участком — при аномальной дисперсии.

5. Фазостабильные ЛБВ позволяют снизить уровень модуляционных колебаний (шумов) на 10 - 15 дБ и более, а также улучшить спектр импульсного выходного радиосигнала СВЧ-усилителей.

Степень достоверности и апробация результатов

Теории и применяемые методы расчета являются широко используемыми

при проектировании ЛБВ на предприятиях радиоэлектронного комплекса РФ, прошли многолетнюю проверку и обеспечивают необходимую достоверность результатов. При проведении измерений экспериментальных образцов применялись стандартизованные методы измерения электрических параметров ЛБВ и аттестованное оборудование. Данные расчетов и экспериментов хорошо согласуются между собой.

Теоретические и практические результаты работы обсуждались на семинарах кафедры «Электротехника и электроника» Энергетического факультета ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» и на следующих научно-технических конференциях и семинарах:

1. Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения, АПЭП - 2014», (Саратов, 2014).

2. Международной научно-технической конференции «Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-27)», (Саратов, 2014).

3. Международной зимней школе-семинаре по радиофизике и электронике сверхвысоких частот «Современные проблемы электроники СВЧ и ТГц диапазонов», (Саратов, 2015).

4. Международной научно-технической конференции «Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-28)», (Саратов, 2015).

5. Шестнадцатой международной конференции по вакуумной электронике «1УЕС-2015», (Пекин, КНР, 2015).

Публикации. По материалу диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, из них 3 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК.

Личный вклад автора заключается в следующем:

1. Определена цель, задачи, методы и средства исследований.

2. Принималось непосредственное участие в проведении расчетов и измерении приборов.

3. Выполнялся анализ полученных результатов и необходимая

корректировка в проведении исследований.

4. Предложен вариант практической реализации фазостабильной ЛБВ на базе серийно выпускаемого изделия.

5. Сформулирована методология проектирования новой разновидности СВЧ-прибора - фазостабильной ЛБВ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, трёх глав и заключения. Диссертационная работа содержит 101 страницу, 42 рисунка и 7 таблиц. Список литературы состоит из 50 наименований.

Глава 1. Несинхронные режимы взаимодействия электронного потока с бегущей электромагнитной волной и их применение для улучшения характеристик ЛБВ

1.1 Несинхронные режимы работы ЛБВ

В отличие от работы [23], под несинхронными режимами взаимодействия электронного потока с бегущей электромагнитной волной в ЛБВ далее будут подразумеваться режимы при больших положительных и отрицательных значениях параметра несинхронности, при которых отсутствует экспоненциальное усиление входного сигнала и которые непосредственно примыкают к зоне усиления. Исследованию этих режимов посвящено достаточно большое количество работ, поскольку они обладают рядом специфических свойств.

Так, при отрицательных значениях параметра несинхронности на определенной длине прибора может наблюдаться режим полного подавления сигнала (Kompfner-Dip Condition [24,25]), который используется для определения электродинамических параметров замедляющих систем [26]. В работе [27,28] было предложено использовать режим подавления сигнала для создания разнообразных конструкций ЛБВ-вентиля, которые позволяют осуществить широкополосную развязку по отраженному от нагрузки (или следующего усилительного каскада) сигналу.

Работа при больших положительных значениях параметра несинхронности (крестатронный режим) позволяет получить в ЛБВ без поглощающей вставки повышенные значения коэффициента полезного действия (КПД) [29], что было положено в основу проектирования высокоэффективных многорежимных двухкаскадных СВЧ-усилителей [23].

Применению несинхронного взаимодействия для улучшения фазовых характеристик ЛБВ с высоким (более 25 - 30 дБ) коэффициентом усиления посвящено несколько работ [16... 19], в развитие которых были выполнены

теоретические исследования, приведенные в настоящей главе. При этом их анализ проводится, прежде всего, с позиции оценки возможностей использования для создания ЛБВ с малой чувствительностью фазы выходного сигнала к изменению напряжения электронного пучка.

Кратко будут рассмотрены и некоторые другие возможности использования несинхронных режимов для улучшения характеристик ЛБВ.

1.2 Теоретическое исследование возможностей применения участка с несинхронным режимом в пространстве взаимодействия ЛБВ для понижения фазовой чувствительности

В отличие от основополагающей работы [16], при выполнении настоящих исследований проводились расчеты амплитуды и фазы"не только СВЧ-поля, но и первой гармоники тока. С учётом специфики использования результатов расчёта изучались характеристики для «прозрачной» (без локального поглотителя) ЛБВ в более широком, чем это обычно принято [20,21,23], диапазоне изменения параметра несинхронности.

Для удобства за фазу ВЧ-сигнала и сгруппированного тока были приняты величины:

<Р = <Рполн-РI (1-1)

= (12)

где Фполн и Уполн ~ полные фазы поля и сгруппированного тока, радиан;

I - длина прибора, см;

¡3 = фазовая постоянная невозмущенной («холодной») волны, см'1-,

Ре=со/¥е - фазовая постоянная электронного пучка, см'1;

Уф0 и Уе - фазовая скорость «холодной» волны и скорость электронов

пучка, с м/с;

® — круговая частота сигнала, с'1.

Таким образом, в расчётах будут фиксироваться только те значения фазы сигналов, которые обусловлены взаимодействием в ЛБВ.

Типичные расчётные характеристики представлены на рисунке 1.1. Ку, дБ ф, рад

I V. рад

Рисунок 1.1- Зависимости модуля Ку и фазы ф коэффициента усиления, а также модуля1 и фазы у тока от параметра несинхронности Ь при С=0,1, я=1,0, 0=2,3

Из приведённых зависимостей видно, что обе зоны несинхронного взаимодействия (при больших положительных и при отрицательных значениях параметра несинхронности) характеризуются аномальными (имеющими противоположный знак относительно усилительного, режима) зависимостями фазы от параметра несинхронности и, следовательно, напряжения пучка. Кроме этого можно подобрать режимы работы так, чтобы и зависимость амплитуды сигнала в несинхронной секции была противоположной усилительному режиму.

Очевидно, что цепочка из двух ЛЕВ («прозрачная» ЛБВ в несинхронном режиме-усилительная ЛБВ) может обладать незначительной амплитудной и фазовой чувствительностью, и столь же очевидно, что такое устройство громоздко, дорого и не имеет практической перспективы, что и было отмечено в работе [16].

Поэтому целесообразно рассматривать только варианты конструкции многосекционной ЛБВ [30...34], в которых одна из секций реализует режим несинхронного взаимодействия и, за счет аномальности фазовых характеристик, компенсирует высокую фазовую чувствительность сигнала к изменению напряжения пучка в усилительных секциях. При этом очевидно, что такая компенсация возможна только в некотором интервале изменения напряжения, за границами которого такой прибор может незначительно отличаться от обычной ЛБВ. Проще всего такую секцию располагать во входной части ЛБВ, и тогда, учитывая, что ВЧ-информацию содержит как поле, так и сгруппированный ток, можно предложить три варианта конструкции ЛБВ, схематично изображенных на рисунке 1.2.

Первый вариант базируется на том, что информация, в том числе и аномальная фазовая характеристика, содержится в сгруппированном токе пучка и сохраняется после прохождения секции локального поглотителя и затем передаётся ВЧ-полю замедляющей системы.

Во втором варианте, представляющем собой уже комплексированное устройство, за основу взята информация, которую имеется в ВЧ-поле. Для обеспечения работоспособности такого усилителя в конструкции ЛБВ

необходимо иметь выводы ВЧ-сигнала до и после локального поглотителя и дополнительный невзаимный усилитель СВЧ-сигнала, что делает такую схему сложной для практической реализации.

Третий вариант, как и первый, не представляет трудности для практического исполнения; в нем используется информация, содержащаяся как в ВЧ-поле, так и в сгруппированном токе. Эффективность каждой схемы может быть определена только после изучения амплитудных и фазовых характеристик ЛБВ внесинхронных режимах работы.

Рисунок 1.2 - Схематическое изображение возможных вариантов пространства взаимодействия

На рисунках 1.3, 1.4 представлены зависимости амплитуды и фазы коэффициента усиления и фазы первой гармоники тока от параметра несинхронности для различных значений длины пространства взаимодействия в режиме подавления и крестатронном режиме. Расчёты были выполнены для типичных в мощных ЛБВ значений параметра усиления С=0,1 и параметра пространственного заряда я=1,0.

в)

0! ©2 ©3

ЛБВ с секцией несинхронного режима

Ку.дБ

Ъ рад

Рисунок 1.3 - Зависимости амплитуды Ку и фазы ф коэффициента усиления и фазы первой гармоники тока ц/ от параметра несинхронности Ь в режиме подавления при С=0,1, я=1,0, при

0=1,98 (1), 0=2,16 (2) и 0=2,34 (3)

Рисунок 1.4 - Зависимости амплитуды Ку и фазы ср коэффициента усиления и фазы первой гармоники тока \|/ от параметра несинхронности Ь в крестатронном режиме при С=0,1, А

при 0=2,7 (1), 0=3,1 (2) и 0=3,45 (3)

Из рисунков 1.1, 1.3, 1.4 видно также, что если аномальные зависимости фазы поля от напряжения пучка присущи обеим разновидностям несинхронного взаимодействия, то аномальная зависимость фазы первой гармоники тока наблюдается только в крестатронном режиме. Следовательно, в конструкции фазостабильной ЛБВ по схеме, показанной на рисунке 1.2а, может использоваться только секция крестатронного взаимодействия. Предпочтительность использования других вариантов построения, представленных в схемах, показанных на рисунке 1.2, можно определить исходя из количественной оценки параметров несинхронного взаимодействия, среди которых наиболее информативными являются:

• Максимальная крутизна аномальной характеристики фазы (д^/дъ),

• Общий набег фазы аномальной характеристики ( Аср, д<//),

• Интервал изменения параметра несинхронности, соответствующий аномальной характеристике,

• Величина усиления (подавления) сигнала в точке максимальной крутизны аномальной характеристики.

Зависимости этих параметров от длины пространства взаимодействия приведены на рисунках 1.5, 1.6. Если предположить, что характеристики секций несинхронного взаимодействия и усиления суммируются, а это выполняется в схеме из рисунка 1.26 при соответствующем подборе параметров твердотельного усилителя, приведенные зависимости позволяют оценить возможность использования секций подавления и крестатронного режима для стабилизации фазы усилителя. Например, для типичных значений коэффициента усиления ~30 дБ и соответственно фазовой чувствительности к изменению напряжения пучка 0,25 - 0,50 рад/%, учитывая, что Д£//£/0 = 2Д&С, для С=0,05...0,1, получим необходимое значение максимальной крутизны в пределах а^/аь-2,5...\,0 рад/%.

Из зависимостей, показанных на рисунке 1.5, видно, что такие значения а<р/аь легко обеспечиваются секцией подавления, в то время как безразмерная длина секции крестатронного режима для достижения таких значений крутизны

превышает 0=3,5, что делает ее использование в схеме из рисунка 1.26 проблематичным.

Рисунок 1.5 — Зависимости коэффициента усиления Ку, и зоны существования аномальной характеристики ДЬ от длины пространства взаимодействия 0 в режиме подавления (а) и

крестатронном режиме (б) Более сложно по известным характеристикам несинхронного взаимодействия предсказать эффективность конструкции ЛБВ, представленной на рисунке 1.2в. Это обусловлено тем, что при скачкообразном изменении фазовой скорости по окончании секции несинхронного взаимодействия в ЗС будет плавно изменяться фаза поля и, соответственно, происходить плавное перемещение сгустка электронов из ускоряющей фазы поля в тормозящую. В режиме подавления это неизбежно вызовет дальнейшее уменьшение амплитуды и

возрастание фазы поля.

Как уже отмечалось в работе [16], интегральные характеристики ЛБВ, в отличие от схемы из рисунка 1.26, уже не могут быть описаны простым суммированием характеристик несинхронной и усилительной секций, что осложняет поиск оптимального алгоритма при конструировании такого прибора. Приводимые далее расчеты конкретных конструкций позволяют только оценить возможности уменьшения амплитудной и фазовой чувствительности ЛБВ и, соответственно, эффективность подавления модуляционных шумов.

Рисунок 1.6 — Зависимость величины фазового сдвига Дер и-максимальной крутизны аномальной характеристики фазы а<р/аь от длины пространства взаимодействия 0 в режиме

подавления (а) и крестатронном режиме (б)

1.3 Выбор конструкции пространства взаимодействия

Поскольку ориентировочная оценка возможности создания усилителей по схеме, показанной на рисунке 1.26, была дана в предыдущем разделе, и отмечалась её сложность для практической реализации, далее рассмотрим только результаты расчета нескольких конструкций ЛБВ, реализующих варианты построения по схемам из рисунков 1.2а и 1.2в.

Несмотря на кажущуюся перспективность схемы с секцией крестатронного режима и последующим разрывом в ЗС (рисунок 1.2а), в результате многочисленных расчётов так и не удалось найти сочетания параметров секций, обеспечивающих необходимое уменьшение амплитудной и фазовой чувствительности в приемлемом диапазоне изменения напряжения пучка. Это иллюстрируют зависимости фазы и коэффициента усиления от напряжения пучка для двух значений длины секции крестатронного режима, приведенные на рисунке 1.10.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кудряшов, Александр Геннадиевич, 2015 год

Список литературы

1. Викулов, И. Вакуумная СВЧ-электроника в США. Состояние и тенденции развития. / И. Викулов, Н. Кичаева. // Электроника. НТБ. - 2007. — №5. - С. 66-71.

2. Викулов, И. Вакуумная СВЧ-электроника. По материалам конференции IVEC 2009. / И. Викулов, Н. Кичаева. // Электроника. НТБ. - 2010. - №4. - С. 6267.

3. Ребров, С. И. Прогноз развития СВЧ техники в интересах безопасности страны на период до 2020г. / С. И. Ребров. // Петербургский журнал электроники.

- 2004. - №3-4. - С.122-134.

4. Кац, А. М. Сигнал в лампах с бегущей волной. Часть 1. Лампа с бегущей волной О-типа. / А. М. Кац, В. П. Кудряшов, Д.-И. Трубецков. - Изд-во Саратовского ун-та, 1984. - 144 с.

5. Мощные электровакуумные приборы СВЧ. / Сборник обзоров под редакцией Л. Клемпитта. Перевод с английского. - М.: «Мир», 1974. - 134 с.

6. Желудков, В. И. Передающие устройства на лампах бегущей волны для бортовых радиолокационных станций. / В. И. Желудков, А. П. Косников, С. Ю. Кочегаров, В. П. Кудряшов, И. В. Поляков, А. А. Сеньков, А. Н. Султанов, Е. А. Терёшин, Е. С. Щеглов. // Радиотехника. -2005. — №2. - С. 59- 62.

7. Желудков, В. И. Мощные импульсные ЛБВ с сеточным управлением. / В. И. Желудков, В. П. Кудряшов, Е. А. Терёшин, В. Н. Усов. // Радиотехника. - 2002.

- №2. - С. 48-53.

8. Ильина, Е. М. Нелинейные искажения в усилителях мощности на ЛБВ. / Е. М. Ильина, В. П. Кудряшов, И. И. Объедков. // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. - 1988. -Вып. 8. - С. 3-6.

9. Beam, W. R. Phase angle distortion in travelling-wave tubes. / W. R. Beam, J. I. Blattner. // RCARev. - 1956. - v.17. - №1. - P. 86-96.

10. Кудряшов, В. П. Влияние локального поглотителя на нелинейные искажения выходного сигнала ЛБВО. / В. П. Кудряшов, И. И. Объедков, Е. М. Ильина. // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. - 1989. - Вып. 9. - С. 3-8.

11. Кудряшов, В. П. Влияние локального поглотителя на фазовые и нелинейные характеристики ЛБВО. / В. П. Кудряшов. // Техническая электроника и электродинамика. - 1977. - Вып. 2. - С. 29-39.

12. Кац, А. М. О повышении фазовой стабильности ЛБВ. / А. М. Кац, В. П. Кудряшов. // Тезисы докладов всесоюзной конференции общества имени А. С. Попова. Секция электроники. - М., 1971. - С. 16-17.

13. Ильина, Е. М. Исследование фазовых характеристик ЛБВ при не малых уровнях входного сигнала. / Е. М. Ильина, А. М. Кац. // Вопросы радиоэлектроники. Серия 1. Электроника. - 1964. - №12. - С. 24-38.

14. Кудряшов, В. П. Оптимизация выходных параметров широкополосных ЛБВ. / В. П. Кудряшов. // Лекции по электронике СВЧ. 3-я зимняя школа-семинар инженеров. Книга 3. - Из-во Саратовского ун-та, 1974. - С. 70-100.

15. Перегонов, С. А. К вопросу о стабилизации фазы ЛБВ. / С. А. Перегонов. // Вопросы радиоэлектроники. Серия 1. Электроника. - 1964. -№1 - С. 65-72.

16. Кац, А. М. Фазовые характеристики ЛБВ в несинхронных режимах. / А. М. Кац, В. П. Кудряшов, П. И. Суслин. // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ.-1971. - Вып. 5.-С. 84-91.

17. Пат. 2046442 Российская Федерация, МПК НО 1125/34. Лампа бегущей волны /В. П. Кудряшов, Б. К. Сивяков, И. Б. Яковлева; Заявл. 21.05.1992; опубл. 20.10.1995, Бюл. №29.

18. Кудряшов, В. П. Фазовые характеристики ЛБВО. / В. П. Кудряшов.// Обзоры по электронной технике. Серия 1. Электроника СВЧ. - 1976. - Вып. 7(376). - 55с.

19. Кац А. М. Нелинейные явления в СВЧ приборах О-типа с длительным взаимодействием. / А. М. Кац. Е. М. Ильина, И. А. Манькин. - М.: «Советское радио», 1975. - 296 с.

20. Пирс, Дж. Лампа с бегущей волной. / Дж. Пирс - М.: «Сов. Радио», 1952. -230 с.

21. Клеен, В. Введение в электронику сверхвысоких частот. Часть 2. / В

Клеен, К Пёшль. - М.: «Сов. Радио». - 1964. - 271 с.

22. Журавлёва, В. Д. Компьютерное моделирование современных ламп бегущей волны различного назначения. / В. Д. Журавлёва, Е. М. Ильина, Ю. Ф. Конторин, С. П. Морев, В. В. Пензяков, А. И. Петросян, В. И. Роговин, С. О. Семёнов. // Радиотехника. - 2001. - С. 56-69.

23. Гилмор-мл., А. С. Лампы с бегущей волной./ А. С. Гилмор-мл. -М.:Техносфера. - 2013. - 616 с.

24. Komfner, R. On operation of the travelling-wave tube at low level. / R. Kompfner. // "J. Brit. IRE."- 1950. - V.10. - №7. - p. 283.

25. Johnson, H.R. Kompfner-Dip Conditions. / H.R. Johnson. // "Proc. IRE" -1955.-v. 43.-№7,- p. 874.

26. Бахрах, Л. Э. Электронный зонд для измерения фазовой скорости и сопротивления связи замедляющих систем. / Л. Э. Бахрах, Б. С. Дмитриев, Ю. Д. Жарков. // Вопросы электроники СВЧ. -1964. - Вып. 1. - С. 132-140.

27. Калинин, Ю. А. Исследование эффекта подавления в ЛБВ с предварительно модулированным электронным пучком в широкой полосе частот. / Ю. А. Калинин, В.Я. Явчуновский. // Вопросы расчёта, технологии. Разработки и исследований электронных и твёрдотельных приборов СВЧ. Тезисы докл. и рекомендации научн.-техн. конф. - Серия Электроника СВЧ. - М. - ЦНИИ «Электроника». - 1975. - Вып. 4 (46). - С. 53.

28. Пат. 574056 СССР, МКИ H01J25/34. СВЧ прибор О-типа / Ю. А. Калинин, А. Ф. Панин, В. Е. Поляк. В.Я. Явчуновский; 3аявл.23.03.76; Опубл. 27.05.77.

29. Колдуэлл, Дж. Характеристики мощного усилителя на лампе с бегущей волной. / Дж. Колдуэлл, О. Л. Хок. // Сборник «Лампа с бегущей волной». - 1959. -С. 105-138.

30. Кудряшов, А. Г. Применение секции крестатронного режима для создания фазостабильной ЛБВ / А. Г. Кудряшов, Б. К. Сивяков // Техническая электродинамика и электроника: сборник научных трудов. — Саратов - СГТУ. -2013.-С. 33-36.

31. Кудряшов, А. Г. Фазостабильная ЛБВ / Б. К. Сивяков, А. Г. Кудряшов // Актуальные проблемы электронного приборостроения: материалы Международн. науч.-технич. конф. / Сарат. гос. техн. ун-т. - Саратов, 2014. - Часть 1. — С. 21-24.

32. Кудряшов, А. Г. Разработка фазостабильной лампы с бегущей волной / А. Г. Кудряшов, Б. К. Сивяков // Материалы XXVII международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-27)». Сборник трудов.-2014.-Часть 1.-2014.-С. 147-148.

33. Кудряшов, А. Г. Исследование характеристик фазостабильной лампы с бегущей волной. / А. Г. Кудряшов, В. П. Кудряшов, Б. К. Сивяков // Вестник Саратовского технического ун-та. - 2014. - № 12. - С. 55-60.

34. Кудряшов, А. Г. Фазостабильная ЛБВ / А. Г. Кудряшов, Б. К. Сивяков // Вопросы электротехнологии. - Саратов. - 2014. - №3(4). - С. 59-61.

35. Цейтлин, М. Б. Лампа с бегущей волной. / М. Б. Цейтлин, А. М. Кац. // -М.: «Сов. Радио». - 1964.

36. Калинин, Ю. А. Исследование работы ЛБВ при больших входных сигналах. / Ю. А. Калинин, А. М. Кац, Б. В. Песин. // Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. - 1973. - Вып. 6 - С. 52-59.

37. Пат. 3761760 США, МКИН 01J25/34. Circuit velocity step taper for suppression of backward wave oscillation in electron interaction devices. / R. Harper, J. Wong, D.Zavadil; №268332; заявл. 03.07.72; опубл. 25.09.73, Вып. 30, № 17, с. 24.

38. Кудряшов, В.П. Подавление генерации ЛБВ на обратной волне секцией быстрой волны пространственного заряда / В.П. Кудряшов, Е. М. Ильина, В. А. Филатов // Электронная техника. - Сер. 1. - Электроника СВЧ. - 1993. - Вып. 3 -С. 18-22.

39. Кудряшов, А. Г. Применение несинхронного взаимодействия бегущих электромагнитных волн с электронным потоком для улучшения характеристик лампы с бегущей волной / Б. К. Сивяков, А. Г. Кудряшов, Е.М. Ильина // Актуальные проблемы электронного приборостроения: материалы Международн. науч.-технич. конф. / Сарат. гос. техн. ун-т. - Саратов, 2014. - Часть 1. - С. 86-89.

40. Beam W. R. Phase angle distortion in traveling-wave tubes / W. R. Beam, D.

I. Blattner // "RCA Review" - 1956 - v.l7 - №1 - p. 86-91.

41. Соколинский, В. Г. О фазоамплитудной характеристике лампы бегущей волны / В. Г. Соколинский // Вопросы радиоэлектроники. Сер. 1. Электроника. -1964-№6-С. 3-10.

42. Кудряшов, А. Г. Уменьшение фазовой чувствительности лампы с бегущей волной. / В. В. Дёмин, Е. М. Ильина, А. Г. Кудряшов, Б.К. Сивяков [Электронный ресурс] // Журнал радиоэлектроники. - 2014. - № 12. - Режим доступа: http ://j re .cplire .ru/iso/contents .html

43. Кудряшов, А. Г. Применение секции с несинхронным взаимодействием для улучшения характеристик лампы с бегущей волной. / А. Г. Кудряшов, Б. К. Сивяков, Е. М. Ильина // Вопросы электротехники и электроники: сборник научных трудов. - Саратов. - СГТУ. - 2014. - С. 31-35.

44. Пат. 266075 СССР, МПК HOlj. Электронная пушка / Усов В. Н.; № 1220766/26-25; заявл. 26.02.1968; опубл. 17.03.1970, Бюл. №11 -3 с.

45. Импульсные ЛБВ (НПЦ «Электронные системы») [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://almaz^e.ru/production/pulse_lbv/.

46. Кудряшов, А. Г. Исследование спектра выходного сигнала усилителей на фазостабильных ЛБВ. / В. В. Дёмин, Е. М. Ильина, А. Г. Кудряшов, Б.К. Сивяков [Электронный ресурс] // Журнал радиоэлектроники. - 2015. - № 6. -Режим доступа: http://jre.cplire.ru/iso/contents.html

47. Гельвич Э.А. Изучение спектров выходных сигналов широкополосных СВЧ-усилителей. Часть 1. / Э. А. Гельвич, О. И. Обрезан, Г. С. Самохин // Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ - 1979 - вып. 1 - С. 24-39.

48. Гельвич Э. А. Изучение спектров выходных сигналов широкополосных СВЧ-усилителей. Часть 2. / Э. А. Гельвич, О. И. Обрезан, А. В. Седойкин, Е. Е. Бращцева. // Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ - 1979 - вып. 4 - С. 8-18.

49. Авилов Е. Р. Исследование спектра выходного сигнала импульсных ЛБВ. / Е. Р. Авилов, В. П. Кудряшов, Б. К. Сивяков, И. Б. Яковлева. // Специальная электроника. Сер. 1. Электроника СВЧ - 1989 - вып. 1 - С. 11-17.

50. Кудряшов, В. П. Анализ усиления и трансформации видеоимпульсных сигналов в широкополосной ЛБВ с реальными конструктивными параметрами. / В. П. Кудряшов, Б. К. Сивяков, И. Б. Яковлева // АПЭП 2000. - Изд-во Саратовского техн. Ун-та. - 2000 - С. 218-223.