Улучшение выходных параметров спиральных спутниковых ЛБВ в одно- и многочастотном режимах

• Автор: Симонов, Дмитрий Лазаросович
• Шифр специальности: 05.27.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 123 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Особенности разработки и производства спиральных ЛЕВ
для систем спутниковой связи
1.1 Перспективы разработки и применения спиральных ЛБВ для аппаратуры спутниковой связи
1.2 Пути повышения КПД спутниковых ЛБВ
1.3 Технические характеристики ЛБВ для наземных и бортовых систем спутниковой связи, определяющие их конструкции и технологические отличия
1.4 Принципы улучшения спектральных и амплитуднофазовых характеристик спиральных ЛБВ
Выводы
2 Исследование и уменьшение нелинейных искажений в многочастотном режиме работы спиральных ЛБВ
2.1 Методика исследований нелинейных искажений в ЛБВ при многочастотном взаимодействии
2.2 Амплитудная и фазовая модуляции в двухчастотном режиме работы спиральной ЛБВ с высоким электронным КПД
2.3 Уменьшение уровня комбинационных составляющих третьего порядка в двухчастотном режиме работы
2.4 Уменьшение . коэффициента амплитудно-фазовых преобразований в двухчастотном режиме работы выводы
3 Исследование возможности повышения КПД ЛБВ за счет оптимального выбора параметров режима работы коллектора в слабонелинейном режиме работы СВЧ

усилителя
3.1 Методика повышения КПД ЛБВ в составе СВЧ-усилителя
мощности в слабонелинейном режиме работы
3.2 Расчёт амплитудных характеристик ЛБВ
3.3 Результаты экспериментальных исследований ЛБВ
выводы
4 Математическое моделирование физических процессов в
спиральных ЛБВ
4.1 Математическое моделирование физических процессов в
спиральных ЛБВ методом планируемого эксперимента
4.2 Аналитические зависимости электронного КПД от
параметров ЗС и электронного пучка
4.3 Оптимальное значение микропервеанса, соответствующее
режиму максимального значения электронного КПД ЛБВ
выводы
Заключение
Список использованных источников
Приложения
Акт о внедрении результатов диссертационной работы

Введение
Лампы бегущей волны (ЛЕВ) остаются одним из основных типов электровакуумных приборов СВЧ. ЛЕВ используются в качестве выходных широкополосных усилителей аппаратуры радиосвязи, обеспечивающей передачу информации на большие расстояния, применяются в бортовой и наземной аппаратуре систем спутниковой связи, а также в качестве усилителей станций магистральных радиорелейных линий связи и в передатчиках радиолокационных станций различного назначения.
В системах спутниковой связи широкое применение находят узкополосные спиральные ЛЕВ с шириной рабочей полосы не более 5 - 10%. К этим ЛЕВ предъявляется комплекс противоречивых требований, обусловленный условиями их работы в бортовой и наземной радиотехнической аппаратуре систем спутниковой связи.
Кроме необходимости получения высокого КПД это, прежде всего -требование минимальных нелинейных искажений усиливаемых сигналов. В системах спутниковой связи необходимо усиливать либо один сигнал, либо одновременно несколько сигналов с близкими частотами. Поэтому в ЛЕВ, как и в любом нелинейном элементе, возникают следующие искажения: изменение фазы сигнала на выходе в зависимости от уровня входного сигнала, появление в спектре выходного сигнала составляющих с частотами, кратными частотам усиливаемых сигналов, а также сигналов на суммарной частоте, появление комбинационных составляющих. Операторы спутниковой связи выдвигают жесткие требования к уровню комбинационных составляющих. Например, но регламенту ОАО «Российские космические системы» уровень комбинационных { составляющих третьего порядка должен составлять не более -20 дБ от уровня полезных сигналов.
В результате приходится снижать выходную мощность ЛЕВ до достижения слабонелинейного (рабочего) участка амплитудной

высоком уровне. В процессе производства магнитов и МПФС магниты многократно подвергаются стабилизации и контролю их качества в размагничивающих сторонних магнитных полях большой напряженности и при температурах до плюс 200 °С [26].
Технология производства магнитов из редкоземельных металлов и технология производства МПФС из этих магнитов, обладающих высокой термостабильностью магнитных характеристик в интервале температур от минус 60-70 °С до плюс 150-200 °С, обеспечивают их высокую надежность. Результаты испытаний МПФС в составе ЛБВ космического назначения в течение 25 лет и более подтвердили, что разработанная на предприятии технология производства магнитов и МПФС соответствует уровню лучших мировых достижений.
Снижение потерь мощности электронного потока в коллекторе и увеличение КПД ЛБВ до 60-70% достигается в результате многоступенчатой сортировки электронов по скоростям и рекуперации их энергии. При разработке коллектора ЛБВ одновременно решается несколько сложных задач. Необходимо создать электронно-оптическую систему в объёме коллектора, обеспечивающую достаточно полную сортировку электронов по скоростям и распределение их по электродам коллектора с соответствующими потенциалами. Также необходимо максимально снизить отрицательное влияние вторичной электронной эмиссии. Вместе с тем должны быть решены задачи теплоотвода от электродов коллектора, электроизоляции, механической прочности, вакуумной плотности, долговременной надёжности при минимальных габаритах и массе [26].
В современных ЛБВ высокая эффективность рекуперации энергии электронного потока (КПД коллектора более 80%) достигается в многоступенчатых коллекторах с токоприемниками из графита со специальным рельефом поверхности для подавления вторичной эмиссии.