CC BY
19
В. П. ТАРАНЕНКО
ДЕЯК1 ПРОБЛЕМИ ТА ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ ПРИЛАД1В НАДВИСОКИХ ЧАСТОТ 3 ТРИВАЛОЮ ВЗА6М0Д16Ю
Розвиток електрошки в га луз 1 етворення прилад!в НВЧ з три-валою взаемод1ею можна характеризувати розв'язанням таких ос-новних проблем.
Одне з головних завдань полягало у збыьшенш вихццю1 потуж-носп пщсилюва«пв та генератор1в. Якщо в 1946 р. потужносп лампи б1жучо1 хвил! та лампи зворотно! хвил1 обчислювались оди-ницями мшват, то тепер потужшсть ЛБХ у дециметровому д1а-пазош в безперервному режим! досярае кшькох сотёнь кьповат, у сантиметровому д1апазош — кшькох десятюв шловат. 1мпульс-ш потужносп ЛБХ у сантиметровому дюпазош досягають величин у кшька мегават. За опубл^кованими даними за кордоном розроб-ляються ЛБХ з 1мпульсною потужшстю понад 10 Мет. Таким чином, за 20 роюв потужшсть ЛБХ зросла майже в Ю10 раз1в.
Потужшсть сучасних ламп зворотно! хвил1 типу О у безперервному (тривалому) режим1 досягае сотень ват, ламп зворотно! хвшп типу М —одиниць шловат, а ¡мпульсна потужшсть —До 100 кет.
Найпотужшшими приладами НВЧ з тривалою взаемод1ею е амшптрони, 1мпульсна потужшсть яких дор1внюе десяткам мегават, безпереррна — десяткам 1 навпъ сотням юловат. В США ам-пл^трони використовують для передач! енергп без провод1в на велик! вщсташ. Вважають, що з використанням надпоту^сного ам-плггрона можна буде утримувати на висотч 15 км платформу з радюлокащйним та телев1з1йним устаткуванням..
1мпульена потужшсть сучасних стаб1лотрошв коливаеться в межах вщ сотень шловат до десятшв мегават, безперервна —дор1в-нюе десяткам юловат. Головною перевагою стаб1лотрона е його висока стабьльшсть, що в 50—100 раз1в перевищуе стаб1льшсть магнетрона.
Усшшне ранения проблеми шдвищення вихщноТ потужносп прилад!в обумовлене розв'язанням таких важливих завдань, як етворення високоефективних катод ¡в, що допускають навантаження
порядку 5—6 а/см'г у безперервному режим1 та сотень а/см2 в ¡м-пульсному, розробка потужних вивод1в енерга на основ1 спеща-льн01 керамжи, потужних електронних пучшв, високоефективних метод ¡в охолодження (в 1946 р. найбиьше теплове навантажен-ня дор1внювало 300—400 вт/см2, тепер —до 10 кет/см2), впро-вадження в техшку НВЧ новоТ технологи та матер ¡а л ¡в.
Розвиток засобш радюлокацц поставив задачу про розширення границь електронно1 перестройки частота генератор ¡в та смуги пропускания шдсилювач1в. Найбкыш значения д1апазону електрон-но1 перестройки (б1льше октави) одержан! на лампах зворотноУ хви-л1; найбьлыи широкосмуговими шдсилювачами е ЛБХ О-типу (20— 50%). Амплггрони мають смугу до 15%.
Зростання вихщних потужностей НВЧ прилад1в вимагае шд-вищення коеф1щента корисноТдп. Найвшщ значения к. к. д. (до 80%) мають прилади типу М- К. к. д. малопотужних прилад1в типу О досягае 40%, потужних 20—25%.
Найбшлш коефщ1енти п|дсилення мають ЛБХ типу О—до 50 дб. Коефщ1ент шдсилення амплггрошв набагато менший —10— 15 дб.
Багато зроблено 1 для зменшення р1вня власних шум1в малопотужних приймальних ЛБХ. Створен! нов! класи прилад!в — пара-метричш та квантово-мехашчш шдсилювач1, значно кращ! за своши шумовими характеристиками, шж електронш НВЧ прилади. Як вхццп шдсилювачг приймально\" апаратури вони, мабуть, у майбут-ньому вциграватимуть головну роль.
Розвиток р!зних тип!в НВЧ прилад!в з тривалою взаемод!ею вщбувався паралельно, без взаемного виткнення та створёння якогось «ушверсального» приладу, що.поеднував у соб! вс! кращГ якот даного класу. На жаль-, важко створити прилад, щоб вш був ! потужний, ! широкосмуговий, з великим коефщ1ентом пщ-силення та високим к. к. д.
Найбшьшу смугу та коефодент шдсилення мають прилади О-типу, але у них значно нижчий пор!вняно з приладами М-типу к. к. д. Тому в сучаснш передавалыпй апаратур1 електроши прилади вста-новлюють у так!й поел¡довноет!: лампа б1жучо1 хвил! О-типу — амшптрон —амшптрон. У потужних вихцщих каскадах, де потрь бен високий к. к. д., стоять М-прилади, в пром1жних, де потрН5ен високий коеф!ц!ент шдсилення,— О-прилади. . ■,•
Виб!р того чи ¡ншОго приладу визначаеться д1апазоном хвиль, параметрами, габаритом та вагою. НаприклаД, в апаратур1 сантиметрового диапазону, де потр1бна широка смуга частот та велике пщеилення, найкращими е ЛБХ О-типу; там, де потр1бен високий к. к. д. при вузькш смуз1 та малому шдсиленш,—ампл1трони та ш.
Основш перспективи дальщого розвитку прилад1в з тривалою взаемод1ею такк
а) просування в область б1льш високих частот;
б) збпльшення середшх та ¡мпульсних потужностей;
в) розширення смуги частот, особливо для приладив М-типу;
г) розширення д1апазону електронноК перестройки;
д) зб1льшення коефЫента шдсилення, особливо для прилад1в М-типу;
е) шдвищення к. к. д., особливо для прилад1в О-типу;
е) зменшення р1вня шум1в;
ж) шдвищення стабшьносп частота коливань;
з) зменшення габартчв та ваги прилад1в завдяки новим методам фокусування електронних пучюв;
и) збшьшення строку служби та надшноеп (для деяких кла-ав прилад1в до 100 ООО год).
На закшчення слщ розглянути питания про майбутне прилад1в НВЧ пор1вняно з приладами на основ! твердого т1ла. Швидкий
•ги терну тшьки для них, перева-
[4]. Велика вихщна потужшсть • потребуе засоб1в для розаяння велико! шлькосп тепла. В електронних НВЧ приладах тепло розс1юеться на специальному, винесеному з обласп взаемодп, елек-тродЬколекторь В приладах на основ1 твердого т1ла тепло роз-сшеться в кристал1чшй гратш, i вщвщ тепла дуже утруднюеться.
Цдкаво розглянути график, складений Герольдом [3] (рис. 1). 3 рисунка видно, що найбыыиу кон.куренщю твердотыьш прилади створюють в обласп низьких частот та малих потужностей. В облает! високих частот та великих потужностей електронш прилади ще довго збер1гатимуть свою перевагу. Домшуючу роль електронш прилади вццграватимуть в установках високочастотного нагр1ван-ня, сушки, в живленш фазованих антенних грат у потужних радю-локацшних станщях, в установках передач! енерги без провод!в та iH. У потужних НВЧ шдсилювачах на штучних супутниках як основний електронний прилад використовуються ЛБХ, тому що вони забезпечують значне шдсилення в дуже широкш смуз1 частот при пор!вняно високому к. к. д.
Л1ТЕРАТУРА
1. Nergard L. S., Microwave research devices for the future, RCA Engineer, 1964, Dec., vol. 10, 4, p. 7.
2. Кукарии С. В., Современное состояние и тенденции развития приборов СВЧ, «Советское радио», 1962.
розвиток останшх породжуе думку, шби електронш прилади бу-дуть або зовс1м витюнеш з вжит-ку, або вццграватимуть друго-рядну роль. Але цього, безумов-но, не станеться. Електронш прилади мають основну, харак-
Рис. 1. Розпод1л допустимих середшх потужностей та частот.
гу —здатшеть створювати вели-Ki потужносп в короткохвильо-вш частиш НВЧд1апазону [1],
3. He r o 1 d E. W., The future of the electron tube, IEEE Spectrum, 1965, Jan., vol. 2, 1, p. 50.
4. W a d e G. A., A looc at the future of tubes, IEEE Int. Conv. Rec., 1965, March, 22—26, pt. 5, p. 87—91.
V. P. TARANENKO
SOME PROBLEMS AND OUTLOOKS OF THE DEVELOPMENT OF MICROWAVE TUBES WITH CONTINUOUS INTERACTION
Summary
In this paper the principal problems and further derection of the development of continuous interaction microwave tubes are presented.
TWT's BWO's of «0» and «M»-type, amplitron, stabilitron and other are considered. For the nearest future the principal problems of microwave tube development are the following: power rise, frequency operation increase, working band and electronic turning band extensions, a rise of the efficiency, noise level decrease, a reduce of tube dimensions and weight. From the competition ability that electronic microwave tubes will remain their main part where high power and large band devices are needed.
