Усилитель на лампе бегущей волны Советский патент 1977 года по МПК H01J25/34 

Изобретение относится к. электронной технике СВЧ и может быть использовано при раэработ(да усилителей СВЧ на лампах бегущей Бопны (ЛБВ) с малым уровнем нелинейных искажений усиливаемого сигнала, Известна лампа бегущей волны, в которо нелинейные искажения устраняются путем введения дополнительных корректирующих элементов во внешней цепи на входе ЛБВ 1. Однако такое конструктивное решение весьма сложно для технической реализации и увеличивает вес и габариты прибора. Известен также усилитель ;На лампе бегущей волны, содержащий электронную пуш ку, фокусирующую систему,. Коллектор, yciw ройства ввода и вывода энергии и основной и дополнительный поглотители, расположе ные вдоль замедляющей системы 2. Основной поглотитель в такой системе расположен на расстоянии 1/4 - 1/2 обшей длины замедляющей системы от ввоц. Такое положение поглотителя выбирают из компромисных соображений, гак как при более близком ко вводу расположении пог лотителя увеличивается изрезанность частотной характеристики и возможно самовозбуждение ЛЕВ, а при значительном уд&лении поглотителя от ввода уменьшаются КПД и максимальная выходная мощность усилителя. Недостатком такого усилителя являются большие нелинейные искажения усиливаемого сигнала, которые особенно нежелательны при работе ЛБВ; в многочастотном режиме. Одна из причин появления нелинейных искажений - отбор ВЧ-энергии пучка поглотителем - приводит к разгруппировке пучка и появлению дополнительного нел1шейного сдвига фазы между токок пучка и ВЧ-полем в замедляющей системе. Целью изобретения является уменьшение уровня нелинейных искажений в ЛБ1 Это достигается тем, что основной поглотитель расположен от ввода энергии на раостоянии не более 1/1О общей длины эаме ляюшей системы, а дополнительный поглот тель выбран с величиной затухания не более 1/5 величины затухания основного поглотителя. На фиг. 1 схематически изображен npefrпоженный усилитель ЛБВ; на фиг. 2 показана зависимость нелинейного набега фазы сих нала на выходе ЛБВ от мощности сигнала на входе при различном местоположении основного поглогигепя; - на фиг. 3 - зависимость, полученная в режиме двух частотного усиления при различном местоположении оо. нобного поглотитела Усилитель ЛБВ содержит электронную пушку Л, спиральную аамедлякицую систему 2, устройства ввода 3 и вывода 4 ВЧ-энергии, выполненные на связанных спиршлях; основной поглотитель 5, дополнительный поглотитель 6 и коллектор 7. Усиливаемый сигнал поступает черер ввод 3 на замедляющую систему 2 и модулирует по скорости электронный пучок, создаваемый электронной пушкой 1. Электронный пучЬк, группируясь по плотности, наводит в заме№лякшей системе ВЧ-поле. ВЧ-поле частично поглощается в основном 5 и дополнительном 6 поглотителях и, усилившись за счет взаимодействия с пучком, отводитхзя с вывода i в нагрузку., Благодаря тому, что основной поглотитель расположен на начальном участке пространства взаимодействия, где ВЧ-поле, наведенное пучйЬм, еще мало (следовательно потери энергии пучка в поглотителе практически отсутствуют), нелинейные искажения сигнал а вносимые поглотителем, незначительны. Влияние дополнительного поглотителя также несущественно, поскольку затухание в нем невелико (см. фиг. 2). Затухание в основном и дополнительном поглотителях составляет соответственно 30 дБ и 5дБ. Кривая I измерена при расположении основного поглотителя вблизи ввода (,O5), кривые Л и Ш измерены при расположении поглотителя на расстоянии соответственно 1/4 и 1/3 общей длины от ввода. Таким образом, при расположении поглотителя вплотную к вводу (кривая I ) нелинейный набег ;,. фазы оказывается в 1,5-2 ррза меньше, чем при обычном расположе- Йии поглотителя (кривые II и III). Дополнительный поглотитель расположен на расстоя нии половины общей длины ЛБВ и в процеосе измерения не перемешается. Поглотитель с таким малым затуханием на уровень нелинейных искажений практически не влияет и его наличие необходимо лишь для уменьшения неравномерности частотной характеристики ЛБВ, вызванной отражениями сигнала от основного поглотителя. На фиг. 3 показаны зависимости, полученные в режиме двухчастотного усиления при различном местоположении основного поглотителя. Вхоа ные мощности сигналов на частотах . и i . одинаковы. По вертикальной оси отложен уровень вь1ходной мощности на комбинационной частоте (2fj-f) относительно выходной мощности на основной частоте f. , по горизонтальной оси - уровень выходной ности на частоте f. , относительно уровня насыщения. Сравнивая кривые, можно видеть, что с приближением поглотителя ко входу относительный уровень комбинационных частот уменьшается. Видно также, что уровень комбинационной частоты относительно осно&. ной 30 дБ при расположении поглотителя вплотную ко входу (кривая 1 ) достигается при выходной мощности на основной частоте на 5-7 дБ больше, чем при обычном раоположбиии поглотителя (кривые 11 ). Формула изобретения Усилитель на лампе бегущей волны, со- держащий электронную пушку, фокусирующую систему, коллектор, устройство ввода и вывода энергии и основной и дополнительный поглотители, расположенные вдоль замедляющей системы, отлич. ающийся тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений, основной поглотитель расположен от ввода энергии на расстоянии не более 1/10 общей длины замедлякядей системы, а дбполнительный поглотитель выбран с величиной затухания не более 1/5 величины затухания основного поглотителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент США № 3675138, кл. 328-163, 1972. 2. Лошаков Л. Н. и Пчельников Ю. Н. Теория и расчет усиления лампы с бегущей ЯЬолной М, Советское радио , 1964. с. 177-179.

-Й л

%, fS-Sm Фиг. 2

Л(Чюд)

Фиг.