Главная > СВЧ, ультразвук, аккустика > Техника сверхвысоких частот. Том 2
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

16.5.4. Шумы генераторов на электронных лампах

Шумы, производимые генераторами или усилителями сигналов большого уровня, можно исследовать с помощью измерений электронных пучков [142, 149]. В одном из таких методов [224] использовались лучевые направленные ответвители. На рис. 16.30, а показано устройство на частоте использовавшееся Смуллином и Фридом [249]. Полученный после настройки различных узлов перехваченный ток составлял лишь от тока коллектора. На рис. показано, что напряжение луча можно было бы модулировать импульсами длительностью 0,7 мксек с частотой повторения или прямоугольным напряжением с частотой 200 гц. В последнем случае для измерения шума с любой нужной задержкой использовался регулируемый строб-импульс длительностью 1,5 мксек. Вообще оказалось, что ток шума вдоль луча периодически изменяется, при этом шумовые свойства можно выразить через произведение максимального и минимального значений.

Шум фона [343] генератора на электронной лампе можно непосредственно измерить с помощью устройства Далмана [49, 50], показанного на рис. 16.31, а. Фильтр на двойном волноводном тройнике после устранения неравенства длин плеч I подавляет несущую но пропускает большую часть мощности шума. Чтобы измерить эту мощность шума, гетеродин калиброванного приемника

перестраивается в полосе со скоростью несколько мегагерц в секунду. Результаты исправляются с учетом затухания фильтра. Если применять, например, отражательные клистроны, работающие на частоте то мощность шума на частоте, отличающейся от несущей на составит для клистрона для упрочненной

Рис. 16. 30. Измерение мощности шума вдоль электронного пучка: а — устройство прибора и схема; б - форма модулирующего напряжения. (См. [249)].

Если ламповый генератор электронным способом расстраивается относительно средней частоты вида колебаний, то спектр шума имеет асимметрию с более высокой интенсивностью на частотах, находящихся на противоположной стороне от часто, вида колебаний.

Меллер [177] измерил шумы боковых полос, пользуясь схемой, показанной на рис. Выходной сигнал исследуемой электронной лампы подавался в согласованную нагрузку, а часть сигнала ответвлялась в измерительную схему. Для определения амплитудно-модулированных шумов сигнал подводится к детектору. Переменная составляющая тока усиливается, и мощность частот, проходящих через полосу пропускания избирательного усилителя, измеряется с помощью термопары. Измерение по точкам дает спектральную плотность шума, по которой с помощью графического интегрирования находится средняя мощность шума. Частотные флюктуации измеряют путем преобразования их в амплитудные флюктуации, пропуская сигнал через объемный резонатор. Расстройка резонатора до точек половинной мощности как показано на вставочном графике рис. 16.31,6, обеспечивает максимальную линейность крутизны детектирования. Сигнал на выходе детектора будет тогда содержать амплитудные флюктуации, вызванные шумом, модулированным как амплитудно, так у частотно. Если между амплитудными и частотными флюктуациями нет корреляции, то полная мощность

шумов будет равняться просто сумме двух мощностей. Следовательно, шум, модулированный по частоте, будет равняться суммарному шуму, измеренному вправо или влево от резонанса, минус шум, модулированный по амплитуде, измеренный без резонатора.

Рис. 16.31. (см. скан) Измерение шумов электронной лампы: а — схема при широкополосном шуме; б - схема при узкополосном шуме. Эллипс указывает на некоторую корреляцию между амплитудной и частотной модуляциями. (См. [49, 177].)

Если существует корреляция, то для произвольного фазового угла между амплитудными и частотными флюктуациями напряжение суммарного

шума в одной точке половинной мощности будет равняться векторной сумме, а в другой такой точке — векторной разности шумов двух типов флюктуаций. В этом случае шум, модулированный частотно, будет пропорционален среднему значению полных мощностей, измеренных справа и слева от резонанса, минус шум, модулированный амплитудно.

Взаимную корреляцию между шумами, модулированными амплитудно и частотно, можно наблюдать, подавая одно флюктуирующее напряжение на вертикальные пластины осциллоскопа, а другое на горизонтальные. При одинаковой полосе частот и одинаковых усилениях при наличии корреляции получается эллипс, а при отсутствии корреляции — круг. По параметрам отдельного эллипса можно вычислить [266] коэффициент корреляции. В другой модификации данного устройства детекторы работали в квадратичной области и выбирались так, чтобы характеристики преобразования были одинаковыми; при этом выходные сигналы выравнивались с помощью переменного аттенюатора. Тогда оба амплитудно-модулированных напряжения будут также равными и их можно взаимно компенсировать, подавая сигналы в первичную обмотку смешивающего трансформатора. Напряжение, появляющееся на вторичной обмотке, будет обусловлено частотной модуляцией; его можно усилить и измерить с помощью анализатора гармоник. Было произведено сравнение этого и других методов измерений шумов в электронных лампах [3321.

Описанные методы были использованы для измерений шумов с различными типами электронных ламп [95, 287, 395]. Результаты измерений [177] на отражательном клистроне дали величину шума амплитудно-модулированного — 95 дб на полосы и среднеквадратичную девиацию частоты 25 гц в области от несущей частоты. Клистрон дававший мощность в диапазоне имел [130] среднеквадратичную девиацию при закреплении настраивающих диафрагм одной лампы, помещая их для этого в пластмассовую оболочку, девиация уменьшилась с 5,3 до . В ряде случаев [4, 64] было обнаружено [96], что температура шума фона триодов с заземленной сеткой увеличивается с частотой в области измерения 500—870 Мгц.

Лампы бегущей волны обладают другой шумовой характеристикой [1, 208, 349], так как ее сверхвысокочастотная структура является широкополосной. Измерения [139] на -ваттном усилителе прямой волны показали, что частотная девиация чувствительна к внутреннему давлению газа; такие результаты указывают на влияние положительных ионов [195, 235]. Избыточный шум и тенденция к генерации уменьшаются, когда давление падает ниже, чем и исчезают при давлении около Лампы обратной волны можно использовать в качестве гетеродинов, перестраиваемых в широких пределах, и их шум фона уже изучен [41, 247]. Типичная лампа с областью перекрытия обладает при отклонении от несущей на спектральной шумовой

мощностью —140 дб, падающей до —160 дб при отклонении на На этот фон наложена последовательность пиков шума, превышающих условный уровень на 20 дб и обладающих полосой около Такое поведение спектра шума является также результатом колебаний положительных ионов.. Предварительные измерения [128] частотной модуляции показывают, что среднеквадратичное значение девиации составляет около Результаты [294], приведенные на рис. 16.32, показывают, что шум боковых полос частотной модуляции лампы-генератора обратной волны существует на частотах, отличающихся от несущей на для сравнения показан также шум отражательного клистрона.

Рис. 16. 32. Шумы боковых полос в электронных лампах: а — общий шум; б - шум амплитудной модуляции плюс шум фона генератора обратной волны в — общий шум клистрона

Лампы со скрещенными полями также обладают широкополосной схемой и на их выходе наблюдаются подобные флюктуации [333, 361]. Измерения на магнетронах, работающих в импульсном режиме, включали измерения частотной стабильности [6] и шумов в предколебательном и колебательном состояниях. Были также проведены исследования выходного шума магнетронов непрерывного действия [11, 89, 134, 168, 169]; магнетроны типа дающие на частоте выходную мощность имеют среднеквадратичную девиацию в пределах в зависимости от испытываемой лампы. Карсинотроны М-типа обнаруживают [128] девиацию и спектральную шумовую мощность на частотах, отличающихся от несущей на на 157—180 дб ниже уровня выходного сигнала. Как было найдено [46], фон таких ламп составляет — 140 дб при удалении на от несущей частоты коэффициент шума приемников на 20 дб выше, чем в случае, когда в качестве гетеродинов используются отражательные

клистроны. Маломощный магнетрон, перестраиваемый с помощью напряжения в области увеличивает [28] коэффициент шума приемника на 2—4 дб.

ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление