Вамберский М. В. и др. Передающие устройства СВЧ: Учеб. пособие для радиотехнич. спец. вузов /Вамберский М. В., Казанцев В. И., Шелухин С. А.; под ред. М. В, Вам-берского —М.: Высш. шк., 1984.— 448 с., ил. В пер.: 1 р. 20 к. В книге изложены принципы работы, основы теории, методы расчета и конструирования передающих устройств СВЧ; даны основы теории, методы расчета, параметры и характеристики резонансных и замедляющих систем; рассмотрены особенности работы расчет и конструирование каскадов передатчиков на генераторных приборах различного типа; приведены методы расчета импульсных модуляторов ферритовых развязывающих приборов, сумматоров. Описаны системы теплоотвода и магнитные системы. ПРЕДИСЛОВИЕ
Несмотря на широкое практическое использование передающих устройств сверхвысоких частот *' (СВЧ), учебных пособий, достаточно полно отражающих как многолетнюю практику, так и современные достижения в этой области, мало.
Данная книга отличается от изданных ранее тем, что в ней методически обобщается известный на сегодняшний день материал о передающих устройствах СВЧ с позиций инженерной практики.
Передающие устройства (передатчики) СВЧ имеют ярко выраженную специфику и в принципах работы приборов, входящих в их состав, и в методах проектирования элементов, узлов и всего передатчика в целом. В конструктивном отношении передатчики СВЧ также существенно отличаются от передатчиков других диапазонов: активные приборы и колебательные системы генераторов СВЧ очень тесно сопрягаются друг с другом или представляют собой единое целое. Поэтому в технике передающих устройств передатчики СВЧ составляют самостоятельную область.
Настоящее пособие написано на основе лекций, читаемых авторами в МВТУ им. Н. Э. Баумана начиная с 1969 г.
При изложении материала авторы полагали, что читатель знаком с курсами «Основы радиоэлектроники» и «Антенно-фидерные устройства», а также с курсом «Радиопередающие устройства».
Предисловие, введение, гл. 1, 2, 7 написаны д-ром техн. наук, проф. М. В. Вамберским, гл. 3, 4, 6, 8 — канд. техн. наук, доц. В. И. Казанцевым, гл. 5, 10, 11, 12 — канд. техн. наук, доц. С. А. Шелухиным, гл. 9 — М. В. Вамберским и В. И. Казанцевым, гл. 13 — М. В. Вамберским, С. А. Шелухиным, В. И. Казанцевым, гл. 14 — М. В. Вамберским совместно с канд. техн. наук, доц. В. П. Абрамовым и В. И. Казанцевым.
Авторы выражают глубокую благодарность рецензентам — зав. кафедрой «Радиопередающие и антенно-фидерные устройства» МАИ Д-ру техн. наук, проф. Д. И. Воскресенскому и коллективу кафедры «Радиопередающие устройства» ЛЭТИ, возглавляемому д-ром техн. наук, проф. О. В. Алексеевым, за ряд важных замечаний и предложений, способствовавших улучшению содержания пособия, а также сотрудникам МВТУ им. Н. Э. Баумана Б. П. Лаврову, И. И. Лебедюку и В. И. Осипенко, предоставившим ряд материалов, использованных при написании книги.
Авторы будут признательны читателям за отзывы на книгу, которые следует направлять по адресу: 101430, ГСП-4, Москва, Неглинная ул., 29/14, издательство «Высшая школа».
Авторы
*' К сверхвысоким частотам относим электромагнитные колебания с частотами от ~ 30 МГц до ~ 300 ГГц (длины волн соответственно от нескольких метров до долей миллиметра),
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие............................. 3
Введение............................... 4
§ В.1. Краткий исторический обзор развития техники СВЧ 4 § В.2. Значение техники СВЧ для народного хозяйства
и области ее применения............... 5
Глава 1. Общие сведения о передающих устройствах СВЧ ... 9
§ 1.1. Трудности получения СВЧ-колебаний........ 10
§ 1.2. Классификация передающих устройств СВЧ и требования, предъявляемые к ним ........... 12
§ 1.3. Структурные схемы современных передатчиков СВЧ 14 Глава 2. Физические основы работы электронных приборов СВЧ 17 § 2.1. Особенности работы электронных приборов СВЧ 17 § 2.2. Движение электронов в электрическом и магнитном полях ....................... 22
§ 2.3. Взаимодействие потоков электронов с СВЧ-полем 34
§ 2.4. Создание потоков электронов в приборах СВЧ ... 51
Глава 3. Резонансные системы генераторов СВЧ........ 57
§ 3.1. Основные типы и параметры резонансных систем 57 § 3.2. Резонансные системы на основе отрезков однородных линий ....................... 64
§ 3.3. Резонансные системы с отрезками линий, содержащими неоднородности................. 70
§ 3.4. Резонансные системы других типов......... 74
§ 3.5. Связь резонансных систем генераторов СВЧ с нагрузкой ......................... 82
§ 3.6. Способы перестройки резонансных систем..... 86
Глава 4. Замедляющие системы генераторных приборов СВЧ 95
§ 4.1. Основные представления............... 95
§ 4.2. Особенности распределения электромагнитного поля
в замедляющих системах............... 100
§ 4.3. Основные параметры и характеристики замедляющих систем....................... 102
§ 4.4. Типы и особенности конструкций замедляющих систем........................... 106
§ 4.5. Методы расчета замедляющих систем........ Ill
Глава 5. Стабилизация частоты и фазы в передатчиках СВЧ ... 115 § 5.1. Требования к стабильности частоты и фазы в передатчиках СВЧ и основные дестабилизирующие факторы 115
§ 5.2. Параметрическая стабилизация частоты....... 119
5.3. Влияние нагрузки на частоту и фазу колебаний I-P-
§ 5.3. Влияние нагрузки на частоту и фазу i\w^ul,,.,. . ~
нераторов СВЧ .................... 125
§ 5.4. Стабилизация частоты с помощью высоко добротных
резонаторов ...................... 131
§ 5.5. Автоматическая подстройка частоты и фазы р СВЧ-
диапазоне........................ 135
§ 5.6, Стабилизация частоты способом синхронизации , . 142
Глава 6, Каскады передатчиков на триодах и тетродах..... 144
§ 6.1. Особенности работы и конструкции генераторных ламп СВЧ со статическим управлением электронным
потоком......................... 144
§ 6,2, Схемы и конструкции генераторов на триодах и тетродах .......................... 152
§ 6.3. Расчет ламповых генераторов ............ 159
Глава 7. Каскады передатчиков на пролетных клистронах ... 167
§ 7.1. Принцип действия и основы теории пролетных клистронов ......................... 167
§ 7.2. Параметры, характеристики и особенности конструкций генераторов на пролетных клистронах..... 173
§ 7.3. Режимы работы пролетных клистронов....... 182
Глава 8. Каскады передатчиков на магнетронах......... 185
§ 8.1. Устройство многорезонаторных магнетронов .... 185
§ 8.2. Основы теории магнетронных генераторов..... 189
§ 8.3. Параметры и характеристики многорезонаторных магнетронов ........................ 196
§ 8,4, Стабилизированные магнетроны и магнетроны с перестройкой частоты.................. 200
Глава 9, Каскады передатчиков на лампах бегущей волны ... 210 § 9.1. Особенности и сравнительный анализ приборов бегущей волны...................... 210
§ 9.2. Генераторы на лампах бегущей волны М-типа . . , 216
§ 9.3. Генераторы на лампах бегущей волны 0-типа . . . 232
Глава 10. Каскады передатчиков на полупроводниковых приборах ............................., 250
§ 10.1. Транзисторные генераторы СВЧ ......, , , , 250
§ 10.2. Генераторы на диодах Ганна............ 275
§ 10.3. Генераторы на лавинпо-пролетных диодах . . . , 287
§ 10.4. Умножители частоты................. 295
Глава 11. Управление колебаниями в передатчиках СВЧ . . . 308 § 11.1. Статические модуляционные характеристики электронных приборов.................. 308
§ 11,2. Амплитудная модуляция............... 313
§ 11.3, Угловая модуляция ..............., , 317
§ 11,4. Импульсная модуляция.............., 326
Глава 12. Импульсные модуляторы передатчиков СВЧ..... 335
§ 12.1. Способы осуществления импульсного питания. Типы импульсных модуляторов............ 335
§ 12.2, Основные процессы в импульсных модуляторах
с емкостным накопителем.............. 338
§ 12.3. Импульсные модуляторы с частичной разрядкой
накопительной емкости и их расчет........ 341
§ 12,4. Импульсные модуляторы с полной разрядкой накопителя и их расчет ................. 353
§ 12.5. Магнитные импульсные модуляторы........ 359
Глава 13. Конструктивные узлы передатчиков СВЧ....... 364
§ 13.1. Фидерные тракты................... 364
§ 13.2. Сумматоры и делители мощности. Схемы сложения 373
§ 13.3. Системы управления, блокировки и сигнализации 384
§ 13.4. Системы охлаждения................. 390
§ 13,5. Магнитные системы.................. 398