Электромагнитная совместимость радиоприемных устройств СВЧ. Алгазинов Э.К - 65 стр.

UptoLike

65
вие описывается уравнениями движения электрона в электромагнитных по-
лях и уравнениями Максвелла для этих полей . В ЛБВ и УОВ процессы
группировки электронного пучка и возбуждения переменного электромаг-
нитного поля происходят в едином пространстве взаимодействия и взаимно
обусловливают друг друга . Анализ процесса взаимодействия в этом случае
представляет собой самосогласованную задачу, которая состоит в совмест-
ном решении уравнений движения электрона и уравнений возбуждения
поля. Это обстоятельство приводит к тому, что даже при простейшей кон-
фигурации полей и электронного пучка (продольное статическое магнитное
поле, продольное переменное электрическое поле и прямолинейный пучок)
нелинейный режим усиления многочастотного сигнала описывается весьма
сложной системой нелинейных дифференциальных уравнений , решение
которых возможно только численными методами с помощью ЭВМ . В связи
с широким применением ЛБВ в радиотехнических системах , теория ЛБВ , в
том числе и многосигнальная , хорошо развита . Разработано множество мо-
делей взаимодействия и методов их анализа, предназначенных для решения
конкретных задач, связанных с разнообразными областями применения ЛБВ
от малошумящих входных усилителей до мощных выходных каскадов. Воз-
можности различных подходов для анализа многосигнальных характеристик
ЛБВ обсуждаются, например, в [30]. Для анализа ЭМС-характеристик вход-
ных ЛБВ и УОВ, спецификой которых являются большой диапазон частот и
режим слабой нелинейности , наиболее подходящим методом представляет-
ся волновой метод, базирующийся на спектральном представлении текущей
фазы электронов [30-31]. С помощью этого метода получены основные ре-
зультаты теории ЭМС ЛБВ и УОВ [32-37].
Электроннолучевые параметрические усилители (ЭПУ) и их аналоги с
электростатической накачкой электростатические усилители (ЭСУ ) [38],
несмотря на гораздо более сложную трехмерную конфигурацию полей и
электронного луча и конструкцию в виде трех не связанных по переменно -
му полю секций , оказываются более простыми для анализа, чем ЛБВ и УОВ.
Дело в том, что для ЭПУ (лампа Адлера) взаимодействие во всех трех сек-
циях прибора (входное и выходное устройства связи и секция накачки пе-
ременным поперечным полем квадруполя) описывается линейными уравне-
ниями. Нелинейные эффекты в этом приборе, например, насыщение при
односигнальном усилении или блокирование при многосигнальном усиле-
нии, вызваны только перехватом электронов, амплитуды поперечных коле -
баний которых становятся слишком большими в условиях сильного сигнала,
электродами выходного устройства связи . В условиях отсутствия эффекта
перехвата ЭПУ является чисто линейным прибором. По ряду причин, глав-
ной из которых является необходимость использования высокочастотной
накачки, на практике ЭПУ используются значительно реже своего аналога с
электростатической накачкой ЭСУ . С этим связано отсутствие специальных
исследований ЭПУ с точки зрения ЭМС. Хотя из общих соображений ясно , что с
точки зрения ЭМС ЭПУ обладает хорошими свойствами, поскольку имеет боль -
                                             65
вие о п исы вается уравнениями движ ения электро навэлектро маг            нитны х п о -
лях и уравнениями М аксвелла для этих п о лей . В Л БВ и У О В п ро цессы
груп п иро вки электро нно г     о п учка и во зб уж дения п еременно г  о электро маг -
нитно г   о п о ля п ро исхо дятв едино м п ро странстве взаимо дей ствия и взаимно
о б усло вливаю тдругдруг       а. А нализ п ро цесса взаимо дей ствия в этом случае
п редставляетсо б о й само со г    ласо ванную задачу, ко то рая со стоитв со вмест-
но м реш ении уравнений движ ения электро на и уравнений во зб уж дения
п о ля. Э то о б стоятельство п риво дитк тому, что даж е п ри п ро стей ш ей ко н-
фигурации п о лей и электро нно го п учка(п ро до льно е статическо е маг       нитно е
п о ле, п ро до льно е п еременно е электрическо е п о ле и п рямо линей ны й п учо к)
нелиней ны й реж им усиления мно г         о частотно го сигналао п исы вается весьма
сло ж но й системо й нелиней ны х дифференциальны х уравнений , реш ение
ко торы х во змо ж но только численны ми методами с п о мо щ ью Э В М . В связи
с ш иро ким п рименением Л БВ в радио технических системах, тео рия Л БВ , в
то м числе и мно г      о сигнальная, хо ро ш о развита. Разраб о тано мно ж ество мо -
делей взаимо дей ствия и методо вих анализа, п редназначенны х для реш ения
ко нкретны х задач, связанны х сразно о б разны ми о б ластями п рименения Л БВ
о тмало ш умящ их вхо дны х усилителей до мо щ ны х вы хо дны х каскадо в. В о з-
мо ж но сти различны х п о дхо до в для анализамно г     о сигнальны х характеристик
Л БВ о б суж даю тся, нап ример, в [30]. Д ля анализаЭ М С-характеристик вхо д-
ны х Л БВ и У О В , сп ецифико й ко торы х являю тся б о льш о й диап азо н частоти
реж им слаб о й нелиней но сти, наиб о лее п о дхо дящ им методо м п редставляет-
ся во лно во й метод, б азирую щ ий ся насп ектрально м п редставлении текущ ей
фазы электро но в [30-31]. С п о мо щ ью этого мето дап о лучены о сно вны е ре-
зультаты тео рии Э М С Л БВ и У О В [32-37].
      Э лектро нно лучевы е п араметрические усилители (Э П У ) и их анало г        ис
электро статическо й накачко й — электро статические усилители (Э СУ ) [38],
несмо тря на гораздо б о лее сло ж ную трехмерную ко нфиг             урацию п о лей и
электро нно г    о лучаи ко нструкцию в виде трех не связанны х п о п еременно -
муп о лю секций , о казы ваю тся б о лее п ро сты ми для анализа, чем Л БВ и У О В .
Д ело в том, что для Э П У (ламп аА длера) взаимо дей ствие во всех трех сек-
циях п риб о ра (вхо дно е и вы хо дно е устро й ствасвязи и секция накачки п е-
ременны м п о п еречны м п о лем квадруп о ля) о п исы вается линей ны ми уравне-
ниями. Н елиней ны е эффекты в этом п риб о ре, нап ример, насы щ ение п ри
о дно сиг  нально м усилении или б ло киро вание п ри мно г       о сигнально м усиле-
нии, вы званы только п ерехвато м электро но в, амп литуды п о п еречны х ко ле-
б аний ко торы х стано вятся слиш ко м б о льш ими в усло виях сильно г      о сигнала,
электро дами вы хо дно г      о устро й ства связи. В усло виях о тсутствия эффекта
п ерехвата Э П У является чисто линей ны м п риб о ро м. П о рядуп ричин, глав-
но й из ко торы х является нео б хо димо сть исп о льзо вания вы со ко частотно й
накачки, нап рактике Э П У исп о льзую тся значительно реж е сво его анало гас
электро статическо й накачко й Э СУ . С эт        им связано о тсут ствие сп ециальных
исследо ваний Э П У сточки зрения Э М С. Х о тя изо б щ их со о б раж ений ясно , что с
точки зрения Э М С Э П У о б ладаетхо ро ш ими сво й ствами, п о ско лькуимеетб о ль-