RU177373U1 - Энергоэффективная широкополосная усилительная цепочка на основе вакуумных свч приборов - Google Patents
Энергоэффективная широкополосная усилительная цепочка на основе вакуумных свч приборов Download PDFInfo
- Publication number
- RU177373U1 RU177373U1 RU2017119804U RU2017119804U RU177373U1 RU 177373 U1 RU177373 U1 RU 177373U1 RU 2017119804 U RU2017119804 U RU 2017119804U RU 2017119804 U RU2017119804 U RU 2017119804U RU 177373 U1 RU177373 U1 RU 177373U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- twt
- output
- input
- transparent
- energy
- Prior art date
Links
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract description 26
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract description 26
- 230000001629 suppression Effects 0.000 abstract description 6
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 5
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
- H03G3/02—Manually-operated control
- H03G3/14—Manually-operated control in frequency-selective amplifiers
- H03G3/16—Manually-operated control in frequency-selective amplifiers having discharge tubes
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
Landscapes
- Microwave Amplifiers (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области вакуумной СВЧ-электроники и предназначена для усиления принципиально широкополосных и сверхширокополосных сигналов и может найти применение в системах связи (в том числе спутниковой), навигации, радиолокации. Технической проблемой данного технического решения является создание такой усилительной цепочки, которая могла бы преодолеть указанные выше недостатки существующего аналога и обеспечила получение усиления внешних широкополосных и сверхширокополосных полезных сигналов не менее 50 дБ. Технический результат, достигаемый в предложенном устройстве, состоит в повышении электронного КПД всей усилительной цепочки в целом до значения не менее 50 %, а технического КПД – не менее 60%, при сохранении механизма подавления паразитных сигналов. Техническая проблема решается тем, что в усилительной цепочке на основе вакуумных СВЧ-приборов, содержащей входную ЛБВ с вводом и выводом энергии, коаксиальную линию связи, один конец которой подключен к выводу энергии входной ЛБВ, выходную прозрачную ЛБВ с вводом и выводом энергии, согласно решению выходная прозрачная ЛБВ содержит прикатодную сетку, соединенную с вводом энергии, подключенным ко второму концу коаксиальной линии связи.
Description
Полезная модель относится к области вакуумной СВЧ-электроники и предназначена для усиления принципиально широкополосных и сверхширокополосных сигналов и может найти применение в системах связи (в том числе спутниковой), навигации, радиолокации.
Известны различные устройства усилительных цепочек на основе вакуумных СВЧ-приборов для усиления узкополосных и широкополосных СВЧ-сигналов. Развитие многоцелевой радиолокации, дальней тропосферной и космической связи, современных средств радиоэлектронного подавления (РЭП), а также перспективных информационных каналов систем управления оружием требует создания широкополосных усилителей СВЧ-колебаний большой мощности свыше 100 Вт. Наиболее перспективными электровакуумными приборами, позволяющими создать такие усилители, являются лампы бегущей волны (ЛБВ) О-типа с продольными электрическим и магнитными полями. Благодаря распределенному по длине взаимодействию электронного пучка с электромагнитным полем бегущей волны в приборах этого типа достигается значительное усиление при сравнительно небольшом токе пучка. Применение замедляющих систем со слабо выраженными резонансными свойствами обеспечивает усиление в широкой полосе частот, достигающей двух и более октав. Мощные ЛБВ непрерывного и импульсного режимов относятся к наиболее быстро развивающейся группе приборов СВЧ. Широкая полоса усиливаемых частот наиболее просто достигается применением спиральных замедляющих систем. Для получения предельных параметров по мощности и КПД широкое распространение также получили усилительные цепочки.
Известна усилительная цепочка, состоящая из предварительного усилителя на основе лампы бегущей волны (ЛБВ) с большим коэффициентом усиления и выходной "прозрачной" ЛБВ без встроенных поглотителей с небольшим коэффициентом усиления (7-9 дБ). Такая цепочка характеризуется высоким КПД, большим значением коэффициента усиления и большой полосой усиливаемых сигналов в случае работы усилительных ламп на спиральной линии замедления. В этом случае сигнал подают сначала на СВЧ-вход первой (входной) ЛБВ с большим коэффициентом усиления (30-40 дБ), содержащей встроенный СВЧ-поглотитель. Далее усиленный сигнал снимают через СВЧ-выход первой ЛБВ и через коаксиальную цепь связи подают на СВЧ-вход второй ЛБВ (выходной лампы). Усиленный сигнал снимают с СВЧ-выхода второй ЛБВ (статья Ильин E.М., Калинин Ю.А., Кудряшев В.П., Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. 1974. № 8. С. 33-39).
Недостатком такой схемы является то, что выходная прозрачная усилительная ЛБВ должна иметь малый коэффициент усиления (7-9 дБ). При больших коэффициентах усиления в усилительной цепочке начинает возникать паразитное возбуждение за счет отражения от нагрузки и СВЧ-выхода выходной прозрачной ЛБВ. Отраженный сигнал возбуждает непосредственно саму выходную прозрачную ЛБВ, а также по коаксиальной линии связи отраженный сигнал передается на выходную секцию входной ЛБВ, усиление которой составляет 15-20 дБ.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является усилительная цепочка на основе вакуумных СВЧ-приборов (см. патент РФ на ПМ №160171, МПК H03F1/28, H01J25/34). Цепочка содержит последовательно расположенные входную ЛБВ с вводом и выводом энергии, коаксиальную линию связи, выходную прозрачную ЛБВ с вводом и выводом энергии и промежуточную прозрачную ЛБВ в режиме подавления входного сигнала. Причем вывод энергии входной ЛБВ соединен коаксиальной линией связи с выводом энергии промежуточной ЛБВ, а ввод энергии промежуточной ЛБВ соединен коаксиальной линией связи с вводом энергии выходной ЛБВ.
Недостатком такой схемы является наличие промежуточной лампы, требующей для своей работы определенных энергетических затрат, что отрицательным образом сказывается как на величине электронного КПД, так и на величине технического КПД всей усилительной цепочки в целом, значения которых не превышают 26 и 46% соответственно.
Технической проблемой данного технического решения является создание такой усилительной цепочки, которая могла бы преодолеть указанные выше недостатки существующего аналога и обеспечила получение усиления внешних широкополосных и сверхширокополосных полезных сигналов не менее 50 дБ.
Технический результат, достигаемый в предложенном устройстве, состоит в повышении электронного КПД всей усилительной цепочки в целом до значения не менее 50 %, а технического КПД – не менее 60%, при сохранении механизма подавления паразитных сигналов.
Техническая проблема решается тем, что в усилительной цепочке на основе вакуумных СВЧ-приборов, содержащей входную ЛБВ с вводом и выводом энергии, коаксиальную линию связи, один конец которой подключен к выводу энергии входной ЛБВ, выходную прозрачную ЛБВ с вводом и выводом энергии, согласно решению выходная прозрачная ЛБВ содержит прикатодную сетку, соединенную с вводом энергии, подключенным ко второму концу коаксиальной линии связи.
Полезная модель поясняется чертежами и таблицей.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема конструкции усилительной цепочки в целом.
На фиг. 2 представлена принципиальная схема конструкции выходной прозрачной ЛБВ с малым коэффициентом усиления.
В таблице 1 представлены выходные характеристики усилительных цепочек при фиксированной длине спиральной замедляющей системы.
Позициями на чертежах обозначены:
1. – входная ЛБВ;
2. – выходная прозрачная ЛБВ с малым коэффициентом усиления;
3. – коаксиальная линия связи;
4. – коаксиальный широкополосный ввод энергии входной ЛБВ;
5. – коаксиальный широкополосный вывод энергии входной ЛБВ;
6. – коаксиальный широкополосный ввод энергии выходной прозрачной ЛБВ;
7. – коаксиальный широкополосный вывод энергии выходной прозрачной ЛБВ;
8. – катод, входящий в состав катодно-сеточного узла выходной прозрачной ЛБВ;
9. – прикатодная сетка, входящая в состав катодно-сеточного узла выходной прозрачной ЛБВ;
10. – анод выходной прозрачной ЛБВ;
11. – спиральная замедляющая система выходной прозрачной ЛБВ;
12. – коллектор выходной прозрачной ЛБВ.
Усилительная цепочка на основе вакуумных СВЧ-приборов (фиг. 1) содержит последовательно расположенные входную ЛБВ 1 с большим коэффициентом усиления с вводом 4 и выводом 5 энергии, коаксиальную линию связи 3, выходную прозрачную ЛБВ с малым коэффициентом усиления 2, содержащую катод 8, прикатодную сетку 9, коаксиальный широкополосный ввод энергии 6, анод 10, спиральную замедляющую систему 11, коаксиальный широкополосный вывод энергии 7 и коллектор 12.
Каждая ЛБВ, входящая в состав усилительной цепочки, снабжена вводом и выводом энергии. Ввод энергии 4 входной ЛБВ 1 является входом заявляемой усилительной цепочки, а вывод энергии 5 входной ЛБВ 1 соединен посредством коаксиальной линии связи 3 с вводом энергии 6 выходной прозрачной ЛБВ 2. Ввод энергии 6 выходной прозрачной ЛБВ с малым коэффициентом усиления 2 соединен с прикатодной сеткой 9 (фиг. 2) катодно-сеточного узла, а коаксиальный широкополосный вывод энергии 7 выходной прозрачной ЛБВ 2 является выходом заявляемой усилительной цепочки.
В качестве входной усилительной ЛБВ 1 может быть использована ЛБВ с большим коэффициентом усиления 30-40дБ, содержащая встроенный поглотитель.
В предлагаемой схеме усилительной цепочки отсутствует промежуточная прозрачная ЛБВ, а механизм подавления паразитных сигналов реализуется за счет того, что СВЧ-вход в выходной ЛБВ отсоединен от спиральной замедляющей системы.
Полезная модель работает следующим образом.
Полезный СВЧ-сигнал подают на ввод энергии 4 входной ЛБВ 1. Далее усиленный сигнал снимают с вывода энергии 5 входной ЛБВ 1 и через коаксиальную цепь связи 3 подают на ввод энергии 6 выходной прозрачной ЛБВ с малым коэффициентом усиления 2. Электронный поток в выходной прозрачной ЛБВ 2 эмитируется с катода 8 за счет приложенного ускоряющего напряжения на аноде 10 и проходит через прикатодную сетку 9. На прикатодную сетку 9, расположенную непосредственно сразу после катода 8 и перед анодом 10, подается внешний сигнал с входной ЛБВ 1. Электронный поток, проходя через прикатодную сетку 9, модулируется по скорости в соответствии с приложенным на нее внешним сигналом. Далее распространяясь в пространстве дрейфа в электронном потоке, группировка по скорости переходит в группировку по плотности. Сгруппированный электронный поток, распространяясь вдоль замедляющей системы 11, наводит в ней усиленный полезный СВЧ-сигнал, который снимают через вывод энергии 7 выходной прозрачной ЛБВ 2. Так как спиральная замедляющая система 11 не связана с прикатодной сеткой 9, то любое возникающее паразитное возмущение не передается на прикатодную сетку 9, и соответственно, на ввод энергии 6 выходной прозрачной ЛБВ 2. Соответственно через коаксиальную линию связи 3 не передается паразитного возмущения на вывод энергии 5 входной ЛБВ 1 и соответственно ее выходная усилительная секция не возбуждается паразитным возмущением. Таким образом, за счет развязки вывода энергии 7 и ввода энергии 6 в выходной прозрачной ЛБВ 2, паразитный сигнал не поступает на вывод энергии 5 выходной секции входной ЛБВ 1 и соответственно предотвращается ее паразитное возбуждение, тем самым, формируя механизм подавления паразитных возмущений.
Проведенные экспериментальные исследования показали, что при фиксированной длине спиральной замедляющей системы коэффициент усиления выходной прозрачной ЛБВ (в режиме отсутствия самовозбуждения) составляет 8.4 дБ для прототипа и 13.2 дБ для заявляемой полезной модели. При увеличении длины спиральной замедляющей системы выходной прозрачной ЛБВ ее коэффициент усиления, при котором наблюдается устойчивая работа цепочки, возрастает для прототипа до 12.5 дБ, а для заявляемой полезной модели – до 17.6 дБ. Выходные характеристики цепочек при фиксированной длине спиральной замедляющей системы представлены в таблице 1. Электронный КПД (ηe) усилительной цепочки в целом составляет 52%, технический КПД (η) составляет 63% при коэффициенте усиления (G) всей цепочки 53 дБ.
Таким образом, в ходе проведенных экспериментальных исследований показано достижение заявленного результата: повышение электронного КПД всей усилительной цепочки в целом до значения не менее 50%, а технического КПД – не менее 60%, при сохранении механизма подавления паразитных сигналов.
Claims (1)
- Усилительная цепочка на основе вакуумных СВЧ-приборов, содержащая входную лампу бегущей волны (ЛБВ) с вводом и выводом энергии, коаксиальную линию связи, один конец которой подключен к выводу энергии входной ЛБВ, выходную прозрачную ЛБВ с вводом и выводом энергии, отличающаяся тем, что выходная прозрачная ЛБВ содержит прикатодную сетку, соединенную с вводом энергии, подключенным ко второму концу коаксиальной линии связи.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017119804U RU177373U1 (ru) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | Энергоэффективная широкополосная усилительная цепочка на основе вакуумных свч приборов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017119804U RU177373U1 (ru) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | Энергоэффективная широкополосная усилительная цепочка на основе вакуумных свч приборов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU177373U1 true RU177373U1 (ru) | 2018-02-19 |
Family
ID=61227380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017119804U RU177373U1 (ru) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | Энергоэффективная широкополосная усилительная цепочка на основе вакуумных свч приборов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU177373U1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3976953A (en) * | 1974-10-21 | 1976-08-24 | Aeronutronic Ford Corporation | High efficiency broad band traveling-wave amplifier harmonic conditioning |
RU2325004C1 (ru) * | 2006-09-27 | 2008-05-20 | Государственное учебно-научное учреждение Физический факультет Московского Государственного университета им. М.В. Ломоносова | СВЧ-УСИЛИТЕЛЬ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СКВИДа |
RU160171U1 (ru) * | 2015-01-21 | 2016-03-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" | Широкополосная усилительная цепочка на основе вакуумных свч приборов |
-
2017
- 2017-06-07 RU RU2017119804U patent/RU177373U1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3976953A (en) * | 1974-10-21 | 1976-08-24 | Aeronutronic Ford Corporation | High efficiency broad band traveling-wave amplifier harmonic conditioning |
RU2325004C1 (ru) * | 2006-09-27 | 2008-05-20 | Государственное учебно-научное учреждение Физический факультет Московского Государственного университета им. М.В. Ломоносова | СВЧ-УСИЛИТЕЛЬ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СКВИДа |
RU160171U1 (ru) * | 2015-01-21 | 2016-03-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" | Широкополосная усилительная цепочка на основе вакуумных свч приборов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111029231B (zh) | 一种基于螺旋线的混合慢波结构及其设计方法 | |
CN105355528A (zh) | 一种过模级联高频结构的双电子注太赫兹波辐射源 | |
CN103311076A (zh) | 一种行波再生反馈振荡系统 | |
Zhang et al. | Demonstration of a PCM-focused sheet beam TWT amplifier at G-band | |
RU2379783C1 (ru) | Лампа бегущей волны | |
RU177373U1 (ru) | Энергоэффективная широкополосная усилительная цепочка на основе вакуумных свч приборов | |
RU160171U1 (ru) | Широкополосная усилительная цепочка на основе вакуумных свч приборов | |
US3123735A (en) | Broadband crossed-field amplifier with slow wave structure | |
US2641730A (en) | Velocity modulation amplifier tube | |
US3091719A (en) | Microwave transducer | |
RU146916U1 (ru) | Прозрачная лампа бегущей волны с модуляцией электронного пучка в области катода | |
RU140731U1 (ru) | Импульсный трехкаскадный усилитель мощности свч | |
RU2330346C1 (ru) | Лампа бегущей волны | |
GB676630A (en) | Improvements in thermionic valve arrangements | |
Yang et al. | Design and experimental research of a compact Ku-band triaxial klystron amplifier with low seed injection power | |
US4053810A (en) | Lossless traveling wave booster tube | |
CN102881544B (zh) | 一种纵向输出回旋管降压收集极结构 | |
RU138661U1 (ru) | Импульсный трехкаскадный усилитель мощности свч | |
RU2394302C1 (ru) | Двухдиапазонная лампа бегущей волны | |
US3708764A (en) | Travelling wave tubes | |
RU229276U1 (ru) | Выходной каскад сверхмощного усилительного многолучевого клистрона s-диапазона | |
RU2514850C1 (ru) | Лампа бегущей волны | |
RU2612028C1 (ru) | Электровакуумный прибор СВЧ | |
RU2494490C2 (ru) | Лампа бегущей волны | |
RU2723439C9 (ru) | Клистрон |