微波电真空器件.pdf
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1、19、微波电真空器件微波电真空器件主要应用于高功率、高增益的电路中 类型:0型管:电子运动轨迹是直线型线性微波管、速调管、行波管M型管:电子运动轨迹不是直线 正交场微波管、磁控管 一、微波电子管 1、真空二极管一般真空电子管至少有两个电极-阴极和阳极。阴 极是用来产生电子的,大多数情况下采用把阴极加热的 方法来使其发射电子;阳极是用来接收电子的,通常加 一定的正压。如果管内仅有一个阴极和一个阳极,这就 是二极管。I 19.微波电真空器件阳极阴极阳极图81二极管的结构和符号19、微波电真空器件在二极管中,阴极经过灯丝加热后,向空间发射电 子。当阳极加正电压时,电子在电场为作用下向阳极运动/济 打
2、上阳极,这样就产生阳极电流 若改变阳极电压,则阳极电流也随之变化。在空间电荷限制下,二极管的阳 极电流和电压之间的关系为:。尸这就是二极管的3/2次方定律。式中,P称为导流系数,与 阴极的材料和几何形状有关。2、真空三极管如果在二极管的两个电极之间加进第三个电极,便构 成了三极管。第三个电极,通常制成栅栏状,因此叫栅极 或控制栅极,它可以通过电子。19、微波电真空器件阴极图8-3三极管的结构及符号19、微波电真空器件栅极电压为阳极电压为阳极电压在栅阴 之间产生的电场,可以用一个加到栅极上的正电压。等效。D称为三极管的阳极渗透系数。根据3/2次方定 出阳极电流为:Ia=P(Ug+DUa)3、电子
3、流与电场能量交换电子在加速电场中运动,获得能量:1 2 1 2AW=mVj2 mV电子在减速场中运动,把动能转换成电能:19、微波电真空器件1 1A W in Vq2 rnV其中,W为飞出间隙速度;Vo为进入间隙速度。通过与电子交换能量而放大交变信号的电子器件,有三个基本过程:电子被直流电场加速,获得必须的动能;运动的电子必须被所要求放大的信号控制,最后形成随 信号频率变化的不均匀的电子流;大多数的电子(密度大的电子)在高频减速场内运动,将能量交给高频场。19、微波电真空器件二、速调管放大器图7-2T 双腔建训管表大器结构示怠图I 19微波电真空器件mX7国7-2T 双胞速调管理论分析示奇国1
4、9、微波电真空器件 1、组成电子枪:加热阴极,产生电子;输入腔:微波信号通过耦合进入输入腔,在高频缝隙激励起高频电流,对电子进行速度调制;漂移空间:形成群聚电子流;输出腔:密度不均匀的电子与高频场在间隙内进行能量 交换,放大后的微波信号输出;收集极:收集能量交换后的电子,构成直流通路。2、放大原理电子从直流电场获得能量:电子从电子腔发出后,首先进入由电子枪耳口输入谐振 腔缝隙组成的空间。在这空间,有直流电压 所产生的直 流电场,它对电子进行加速。则电子到达栅网A时的速度为:19、微波电真空器件I_ _ v0=0.583x1()6 向(加6)速度调制:电子进入输入谐振腔缝隙,受微波信号调制,离开
5、第 一缝隙时的速度:1V()=(l+-sm 班)其中,5=力,Uo为直流电压,U1为微波信号幅度。无场空间漂移中的密度调制:电子离开输入腔,在无场空间漂移,由于速度不同,会产生群聚现象,这说明电子流已由速度调制产生了密度 调制。能量交换群聚电子流使不同时刻通过输入腔缝隙的电子,可以图”2-5电子在滞移玄同运幼的空间时间图19、微波电真空器件在同一时刻到达输出腔缝隙。通过输出腔缝隙,产生感应 电流3与群聚电子流波形相同,基波分量振幅值等于 群聚电子流基波幅值。感应电压正半周对电子流而言是减 速场,电子减速把能量转换成感应场,实现了对高频信号 的放大。3、特点效率低,约为15%25%增益低,小于1
6、5dB频带窄,Q值高,噪声大,不宜作小信号放大.4、多腔速调管放大器增加辅助腔,加强速度调制,增强基波分量电流,提高增益和效率。19、微波电真空器件 5、速调管技术参数举例为了较具体地了解速调管放大器地工作性能,下面列 出了某卫星地面站发射机末极功放LD4132五腔速调管地技 术参数:频率范围:5929-6425MHz输出功率:2.2KW 输入功率:400mW灯丝:5V/7.2A 增益:37.4dB效率:41.3%加速度:7.5KV/25mA驻波比:L15 电流:650mA19、微波电真空器件三、行波管放大器电子枪 秉偻就包 慢波境19、微波电真空器件 1、组成电子枪(包括阴极、加速极)高频结
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