МНОГОСЕКЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ Советский патент 1973 года по МПК H01J25/61 

1

Изобретение относится к области электроники СВЧ.

В качестве широкоиолосиы. усилителе электромагнитных колебаний широко применяют ЛБВ, а для увеличения их к. п. д. используют рекуперацию. Однако обычно ЛБВ имеют малый коэффициент рекуперации изза пониженного токопрохождения и неизбежного в этом случае большого разброса электронов по скоростям.

Цель изобретения - повышение к. п. д. усилителя при сохранении высокого коэффициента усиления.

Цель достигается тем, что для увеличения эффективности рекуперадии в предлагаемом многосекционном электронном усилителе уменьшена электрическая длина выходной секции, т. е. разность лотенциалов между катодом ЛБВ и коллектором. Уменьшение -выходной мощности компенсируется в выходной секции, выполненной в виде магнетронного усилителя в одпоГ вакуумной оболочке с ЛБВ, причем магиетронный усилитель соединен с ней по ВЧ последовательно и имеет катод, объединенный в единое целое с коллектором ЛБВ. При этом всех секций заземлены, а рабочий анодный ток выходной секции (магнетроиного усилителя) выбран примерно равным анодному току ЛБВ.

Таким образом, основным источником энергпи для выходной секции является источник питания катода ЛБВ. Эта энергия в скрещенных полях эффективно преобразуется в электромагнитные колебания, я общий к. п. д. усилителя повышается, приблил аясь к обычной для усилителей М-типа величине. Поскольку рекуперация практически никогда не может быть полной, то часть выделенного тепла при этом полезно использована для подогрева катода выходной секции, что ведет к дальнейшему повышению к. п. д. устройства.

На фиг. 1 изображен предлагаемый электронный усилитель, разрез; на фиг. 2 - электрическая схема усилителя.

Пушка Пирса /, замедляющая система 2 (анод), магниты 3, полюсные наконечники 4 и коллектор 5 образуют входную секцию (ЛБВ) с магнитной периодической фокусировкой. Выход этой секции по ВЧ связан коаксиальной линией 6 с входом выходной секции. Последняя образована свернутой в кольцо замедляющей системой (анодом) 7, эмигтирующим катодом 8 (выполнен как одно целое с коллектором 5) и магнитной системой, состоящей из магнитов 9 и полюсных наконечников W. Коллекторно-катодный узел центрнруется и поддерживается изоляторами и II 12, причем изолятор 12 защищен изолирующей крышкой 13 п имеет гибкий изолироваинып кабель для подключения к источнику

высокого напряжения. Аналогичным кабелем М снабжен и высоковольтный ввод пушки 1. Все секции устройства заключены в общую вакуумную оболочку 15.

Действует предлагаемый электронный усилитель следующим образом.

Поданный на вход сигнал усиливается в ЛБВ и поступает для дальнейшего усиления в выходную секцию, представляющую собой по принципу действия обычный усилитель со скрещенными полями. Усиленный сигнал через вывод ВЧ энергии поступает в полезную нагрузку.

Отличительной особенностью входной секции от известных мощных ЛБВ является режим работы ее выходного конца. Он выбран ближе к линейНОму, чем к режиму насыщения, при этом разброс электронов по скоростям мал, а рекуперация более глубокая. Поскольку коллектор совмещен с катодом выходпой секции, то «х потенциалы относительно анода выходной секции одинаковы, а параметры пространства взаимодействия выходной секции рассчитаны на этот потенциал и на ток, примерно равный току, протекающему в катодной цепи секции. Теплоотвод от катодаколлектора подобран так, чтобы температура последнего соответствовала рабочей температуре. При этом надобность в подогревателе отпадает.

Ход силовых линий постоянного магнитного поля подбирают формой полюсных наконечников так, чтобы возмож-но большее число вторичных электронов вновь возвращалось на коллектор и поглощалось им. В остальном выходная секция - обычный магнетронеый усилитель, который также может быть многосекционн1)1м.

Из-за малого разброса электронов по скоростям рекуперация во входной секции (фиг. 2) может быть достаточно глубокой. Поэтому напряжение смещения на коллекторе С/а2 может составлять 0,1-0,2t/i4, f/ai - напряжение на катоде ДБВ. Тогда очевидно, что питание выходной сбкд-ии осуществляется в основном за счет , источника

f/ai. ,,;:.

Таким образом, в целом предлагаемый электронный усилитель является многосекционным с высокими коэффициентом усиления и к. п. д. и широкой полосой пролускания при минимальном числе источников питания и минимальных габаритах. Кроме того,поскольку в мощных ЛБВ фазовая нестабильность обычно связана с нелинейными процессами на выходном участке пространства взаимодействия, то замена этого участка на секцию взаимодействия в скрещенных полях должна повысить общую фазовую стабильность предла гаемого устройства по сравнению с обычной ЛБВ.

Предмет изобретения

Мпогосекционный электронный усилитель, который в качестве входной секции имеет ЛБВ с рекуперацией, содержащую коллекторы и аноды, и в качестве выходной секции - секцию взаимодействия в скрещенных полях, содержащую катод и, анод, отличающийся тем, что, с целью повышения к. и. д. коллектор входной секции совмещен с катодом выХОД110Й секции, а аноды всех секций заземлены.

.....

Ч 0

Ua,

Риг I