Читать онлайн «Радиоизмерения на миллиметровых волнах»

ГЛАВА f ГЕНЕРАТОРЫ И ИНДИКАТОРЫ МИЛЛИМЕТРОВЫХ ВОЛН. ВОЛНОВОДНЫИ ТРАКТ; МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ СОГЛАСОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ТРАКТА § 1. Генераторы миллиметровых воли Первыми источниками миллиметровых волн были искровые генераторы. В 1895 году известный русский ученый П Н Лебедев применил для исследования электрических свойств лиэлектриков на сверхвысоких частотах искровой генератор электромагнитных воли длиной волны 6 мм. В 1923 году А А Глаголева Аркадьева i отдала массовый излучатель, основанный на искровом возбуждении электромагнит ных волн, на котором получила полны длиной до 0,08 мм, заполнившие интервал между волнами Лебедгв. 1 (А = б мм) и инфракрасными лучами Рубенса (А. = ,Ш мк) Развитие электроники сверхвысоких ча( тот привело к созданию нескольких видов генераторов миллиметровых волн Наиболее распространенными из них являются клпстроиныс генераторы, магнетронпые и генераторы гармоник Кроме того, миллиметровые волны можно получить с помощью ламп с бегущей и обратной волной, газора (рядного iciiepaTopa шумов и молекулярного генератора. В последнее время ведутся разработки генераторов, использующих /эффект Черепкова, Эффект Допплера и др. Клистротные г е и с р а м> р ы. И качеине источника коле баний в измерительных генераторах наиболее часто применяют! отражательные клистроны. Принцип деипмни прибора основан па использовании явления электронной группировки В установившемся режиме колебаний механизм самовозбуждения в отражательном клистроне можно представить следующим образом. Поток электронов, эмитируемых катодом, ускоряется положи тельным потенциалом, приложенным к резонатору (рис i) Под действием переменного высокочастотного напряжения tt-um sin a)t между сетками резонатора электронный поток модулируется 5 по скорости. Пролетев через сетки, электроны попадают в область действия отрицательного потенциала отражателя. Благодаря этому они тормозятся и начинают двигаться в обратном направлении к резонатору. В пространстве между сетками н отражателем электроны группируются в сгустки. Расстояние между отражателем и резонатором и напряжения на них выбираются так, что сгустки электронов в потоке вновь пройдут через сетки резонатора в момент, когда электрическое поле высокой частоты будет тормозить электроны, т. е. электронный поток будет отдавать свою энергию электромагнитному полю резонатора. Самовозбуждение отражательного клистрона достигается только при определенном Отражатель -и, 'Отр Upes Резонатор ХатоЗ Рис. 1. Схема отражательного клистрона. напряжении на отражателе и резонаторе. Предельно достижимая длина волиы для отражательных клистронов лежит в миллиметровом диапазоне волн, что связано с значительными потерями в колебательной системе и трудностями изготовления элементов конструкции клистронов с высокой степенью точности (в некоторых случаях с точностью до долей микрона). В последние годы методом моделирования созданы миллиметровые клистроны, работающие на волнах до 4 мм и имеющие выходную мощность до 30 жег.