ИМПУЛЬСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ СВЕРХВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ Советский патент 1971 года по МПК H03F3/58 

Изобретение относится к области импульсных передающих устройств сверхвысокой частоты (СВЧ) и может быть использовано в Импульсных усилителях СВЧ средней мощности, состоящих из лампы бегущей волны (ЛБВ) и амплитрона. Известны двуккаскадНые импульсные усилители СВЧ, состоящие из ЛБВ и амплитрона, в которых каждый каскад питается от отдельного источника импульсного напряжения. Недостатком известных устройств, помимо Наличия двух источников импульсного напряжения и необходимости жесткой синхронизации их во времени, является зависимость режимов ЛБВ и амплитрона и параметров усилителя в целом от стабильности источников питания. Цель изобретения - уменьшение влияния нестабильностей питающего напряжения и ослабление влияния зависимости напряжения амплитрона от частоты на режим работы ЛБВ. Цель достигается тем, что нелинейности вольтамперных характеристик этих приборов используют для взаимной стабилизации их режимов при питании обоих приборов от общего источника импульсного напряжения, для lero коллекторную цель ЛБВ включают последовательно с амплитроном через согласующий импульсный трансформа гор, первичную обмотку которого включают между источником импульсного напряжения и катодом аМПлитрона, а вторичную последовательно с коллектором ЛБВ; цепь катод - замедляющая система ЛБВ включают параллельно амплитрону и в эту цепь вводят дополнительный маломощный стабилизатор напряжения. Ца фиг. 1 представлена принципиальная схема усилителя с взаимной стабилизацией ЛБВ и амплитрона; на фиг. 2 показаны кривые, поясняющие получение характеристики тока первичной обмотки трансформатора; на фиг. 3 - вольтамперная характеристика усилителя (показано установление режима стабилизации); на фиг. 4 - принципиальная схема усилителя с дополнительной стабилизацией напряжения на замедляющей системе ЛБВ. Усилитель содержит ЛБВ /, амплитрон 2, импульсный трансформатор 3 с первичной I и вторичной II обмотками, диод 4. Дополнительный маломощный стабилизатор напряжения содержит лампу 5, резисторы 6, 7, диод 8, конденсатор 9, источник опорного напрял:ения 10. Взаимная стабилизация режимов ЛБВ и амплитрона возможна благодаря тому, что амплитрон имеет вольтамперную характеристику типа стабиловольта, а ЛБВ по цепи

коллектора - вольтамперную характеристику типа бар.ретора.

Включая коллекторную цепь ЛБВ последовательно с амплитроном через импульсный трансформатор, согласующий приборы по току, и подключая замедляющую систему ЛБВ параллельно амплитрону, получают усилитель, характеристики которого сравнительно мало зависят от параметров источника импульсного напряжения.

Ток первичной обмотки tl трансформатора (фиг. 1) равен сумме токов ЛБВ ta и амплитрона fa и определяется графически суммированием идеализированных характеристик ia {f/)H /л (U) {фиг. 2).

Последняя зависимость выражается законом степени з/2 и имеет место, если напряжение на коллекторе меньше напряжения на замедляющий системе ЛБВ. Ток вторичной обмотки трансформатора равен току коллектора ЛБВ и- В силу равенства ампервитков обмоток трансформатора в установившемся режиме выполняется условие

-ii iu+i.-i,

Шъ

где п - коэффициент трансформации.

Точку установившегося режима (начало стабилизации) находят графически на пересечении кривых .i и Шк (фиг. 3). При этом предполагается, что при положительном напрял ении на коллекторе относительно земли (диод 4 заперт) ток гл полностью определяется током коллектора (к, и кривая 1к(и) повторяет кривую i.i(b)При увеличении напряжения питания сверх Up (фиг. 3) ток tl увеличивается незначительно вследствие стабилизирующего действия коллекторной цепи ЛБВ. Наклон рабочего участка вольтамперной характеристики усилителя (пунктирная кривая на фиг. 3), определяющего эффективность стабилизации и лежащего правее точки Р, зависит от крутизны характеристики коллекторной цепи ЛБВ и потерь в трансформ;1торе.

Известно, что при изменении частоты усиливаемого сигнала меняется рабочее напряжение амплитрона, что приводит к изменению напряжения на замедляющей системе ЛБВ, т. е. к изменению ее режима.

Для устранения этого недостатка в усилитель (фиг. 4) вводят дополнительный маломощный стабилизатор напряжения, компенсирующий только изменения напряжения амплитрона при изменении частоты.

Усилители, выполненные по схемам фиг. 1 и фиг. 4, требуют примерного равенства напряжений ЛБВ и амплитрона (с точностью 5--10%, что обычно выполняется автоматически при коэффициенте усиления амплитрона, равном 10-13). В случае необходимости согласования приборов по напряжению для этой цели можно использовать дополнительный автотрансформатор.

Предмет изобретения

1.Импульсный усилитель сверхвысокой частоты, состоящий из лампы бегущей волны,

5 амплитрона и общего источника импульсного напряжения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения влияния нестабильностей питающего напряжения, коллекторная цепь лампы бегущей волны включена последовательно с амплитроном через согласующий импульсный трансформатор, первичная обмотка которого включена между источником импульсного напряжения и катодом амплитрона, а вторичная, повышающая, обмотка - последовательно с

коллектором лампы бегущей волны, при этом замедляющая система лампы бегущей волны включена параллельно амнлитрону.

2.Импульсный усилитель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью ослабления влияния зависимости напряжения амплитрона от частоты на режим работы лампы бегущей волпы, в цепь замедляющей системы лампы бегущей волны введен дополнительный маломощный стабилизатор напряжения.

-1Г0

1-i

-1/0