Проблема генерирования колебаний в субмиллиметровом диапазоне радиоволн. Ламповые и полупроводниковые генераторные приборы, резонансные устройства, волноводы; канализация энергии. Распространение, военные и гражданские применения радиотехнических систем.
Аннотация к работе
1. Ламповые и полупроводниковые генераторные приборы субмиллиметрового диапазона 1.1 Лампы обратной волны (ЛОВ) 1.2 Плазменные приборы 1.3 Полупроводниковые генераторы 2. Резонансные системы субмиллиметрового диапазона 3. Канализация энергии в субмиллиметровом диапазоне 3.1 Металлические волноводы 3.1.1 Одноволновые металлические волноводы 3.1.2 Металлические волноводы увеличенных сечений 3.2 Диэлектрические волноводы 3.3 Квазиоптическая линия, образованная передающей и приемной апертурами 3.4 Линзовые и зеркальные лучевые волноводы 4. Элементы трактов субмиллиметрового диапазона 5.1 Измерение частоты и длины волны 5.1.1 Волномеры с объемными резонаторами 5.1.2 Резонансные волномеры с плоскими оптическими зеркалами 5.1.3 Резонансные волномеры с выпуклыми зеркалами 5.1.4 Гетеродинные частотомеры 5.1.5 Интерференционный метод измерения длины волны 5.1.6 Дифракционный метод измерения длины волны 5.2 Измерение мощности 5.2.1 Калориметрические измерения 5.2.2 Тепловые измерители проходящей мощности 5.2.3 Пондеромоторные измерители мощности 5.2.4 Болометрические измерители мощности 5.2.5 Пироэлектрические измерители мощности 6. Распространение и применение радиотехнических систем миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн 6.1 Характеристики распространения 6.2 Эффект поверхности рассеяния объектов 6.3 Военные и гражданские применения Заключение Список использованных источников Введение Проблема генерирования колебаний в субмиллиметровом диапазоне радиоволн является одной из наиболее трудных проблем современной радиотехники. Но задача генерирования мощных высокостабильных колебаний в диапазоне 300-3000 ГГц практически пока не решена. Следует особо подчеркнуть, что существующие генераторы субмиллиметровых волн, например ЛОВ, квантовые генераторы (лазеры) и другие, являются принципиально источниками монохроматических колебаний. Под воздействием различных факторов спектральная линия современных генераторов субмиллиметровых волн уширяется, однако ширина этой спектральной линии значительно уже, чем спектр некогерентных источников. Таким образом, с проблемой генерации тесно связана проблема стабилизации частоты. Очевидно, в первую очередь представляют интерес исследования, направленные на повышение стабильности частоты существующих генераторов. Излагаются лишь основные принципы работы, а так же рассмотрены наиболее перспективные области применения и распространение радиотехнических систем миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн. 1. Ламповые и полупроводниковые генераторные приборы субмиллиметрового диапазона Задача создания генераторов субмиллиметровых волн решалась путем моделирования электровакуумных приборов СВЧ диапазона. Успехи, достигнутые при моделировании СВЧ приборов, в значительной степени определялись улучшением технологии изготовления электронных пушек и замедляющих структур (ЗС). В настоящее время из широко распространенных приборов СВЧ субмиллиметровые волны генерируют только лампы обратной волны типа О и клистроны. С повышением частоты необходимо увеличивать плотность мощности пучка, что связано как с возрастанием омических потерь, так и с сокращением эффективно взаимодействующей с электромагнитным полем площади поперечного сечения пучка. Большое сжатие пучка обеспечивает его малый диаметр и большую плотность без перегрузки катода. В опытах с одной из пушек самый малый диаметр пучка составлял 0,06 мм при 85%-ной фокусировке. В таких приборах можно снизить пусковые токи по сравнению с обычными ЛОВ, имеющими такую же длину замедляющей системы, и при этом получить к. п. д. примерно такой же, как у обычных ЛОВ малой мощности с малыми потерями в замедляющей системе. Отдельные экземпляры этих приборов на волнах 0,9 мм генерировали колебания мощностью около 100 мВт, а на волнах 0,9-0,6 мм - мощностью несколько десятков милливатт. Разрабатываются ЛОВ для генерирования волн длиной до 0,345 мм. Рис. 1.1 Зависимость выходной мощности ЛОВ-1 и длины генерируемой волны от напряжения коллектора Советскими учеными под руководством М. Б. Голанта разработаны генераторы типа ЛОВ, предназначенные для работы на волнах вплоть до 0,296 мм. Рис. 1.2 Внешний вид приборов ЛОВ-1 и ЛОВ-0,5 1 - фланец; 2 - штуцер водяного охлаждения; 3, 4 - выводы накала и катода; 5 - геттер. Для уменьшения потерь вывод энергии осуществляется через волновод с увеличенным сечением. Под руководством А.Я. Усикова его сотрудниками М.Д. Трутнем и Т.Я. Левиным разработаны импульсные генераторы и генераторы непрерывного действия типов О и М с повышенной средней мощностью, работающие в милли- метровом и в значительной части субмиллиметрового диапазона. Применение так называемого режима ограничения накопления пространственного заряда (ОНПЗ) в диодах из арсенида галлия, предложенного Дж. Коуплендом, позволяет надеяться на создание высокоэффективных генераторов субмиллиметрового диапазона мощностью в несколько ватт. Успешное использование А.М. Прохоровым, А. Шавловым и Ч. Таунсом открытых резонаторов для удлинения времени взаимодействия элект