Фатєєв А. С., Архипов А. В., Сілін А. О. Інститут радіофізики та електроніки ім. А. Я. Усикова НАН України вул. Академіка Проскури, 12, Харків 61085, Україна Тел. 38 (0572) 448-515; факс 38 (0572) 441-105; e-mail; ivanov@ire.kharkov.ua


Анотація Експериментально досліджено процеси встановлення частоти і амплітуди коливань вакуумних і твердотільних НВЧ генераторів безперервної дії в квазінепереривних режимах з тривалістю імпульсів більше 5 мс.

I. Вступ

Застосування активних антенних решіток (АР) в радіолокації дозволяє найбільш повно використовувати потенційні можливості РЛС з підвищення пропускної здатності та реалізації адаптивної просторово-часової селекції сигналів. Одним з різновидів АР є багатопроменева [1]. Короткочасне включення в певній послідовності однотипних СВЧ генераторів в модулях, які забезпечують випромінювання і прийом сигналів по кожному променю АР, і відповідна обробка в одній загальній приймальні системі забезпечують просторову багатоканальність РЛС в цілому незалежне квазіодновременное проходження інформації від безлічі просторово рознесених джерел сигналів і перешкод [2]. При технічної реалізації такого огляду простору в РЛС безперервного випромінювання визначальним стає питання забезпечення кожним СВЧ генератором двох основних режимів роботи квазінепереривних з тривалістю імпульсного включення більше 5 мс, шпаруватістю більше 2 при пошуку цілей в зоні огляду і безперервного при тривалому супроводі обраної мети в певному секторі. Вимоги до квазінепереривних режиму виходять із значень звичайного періоду огляду простору-1с реальної кількості променів АР до 200. У відомих роботах [3,4,5] суміщення зазначених режимів, вимірювання і порівняння параметрів для безперервного і зазначених длительностей імпульсного випромінювання не проводилося. Особливий інтерес пов’язаний зі створенням генераторної-випромінюючих малогабаритних твердотільних модулів, потенційні можливості яких забезпечують переваги послідовного електричного огляду простору. Однак, незважаючи на це, використання вакуумних СВЧ генераторів в якості джерел випромінюваного сигналу залишається досить широким [5].

У зв’язку з вищевикладеним, виникла необхідність дослідження та порівняння характеристик різних типів НВЧ генераторів в режимах безперервного і квазінепереривних коливань з великою тривалістю імпульсів випромінювання.

II. Основна частина

Реалізація схем живлення і перемикання твердотільних НВЧ генераторів не викликає труднощів, забезпечення квазінепереривних роботи вакуумних СВЧ генераторів вимагає безперервного живлення напруження і ланцюгів формування електронного потоку, а також застосування високовольтних розв’язок і перемикаючих елементів. Важливим загальною вимогою при реалізації квазінепереривних режимів є сталість навантаження основного загального джерела живлення, що забезпечується обов’язковим включенням тільки одного з наявних СВЧ генераторів. Дослідження процесів встановлення амплітуди і частоти коливань СВЧ генераторів безперервного дії проводилося в довгохвильовій частині міліметрового діапазону хвиль на установці, функціональна схема якої наведена на рис.1.

б) АТ = 50 мс, A F = 43 МГц

Рис. 2. Спектри сигналів клістрона

Верхні спектральні складові сигналу ГДГ в імпульсі були на 55 МГц вище сталого значення в безперервному режимі, а девіація частоти Л F збільшувалася від 35 до 45 МГц при зміні ЛТ від 5 до 50 мс. При відсутності стабілізуючого резонатора верхні спектральні складові імпульсного сигналу віддаляються від сталого значення частоти безперервного сигналу на 160 МГц, девіація частоти в Протягом імпульсу тривалістю 50 мс складає 80 МГц, а швидкість зміни частоти за 50 мс зменшується з

2,2 до 0,4 МГц / мс.

III.Заключеніе

Експериментально встановлено, що при використанні і вакуумних і твердотільних НВЧ генераторів безперервної дії в квазінепереривних режимах з тривалістю включення більше 5 мс частота коливань в імпульсі на 15-150 МГц вище сталого значення при безперервному режимі. У міру збільшення тривалості імпульсного включення частота коливань нелінійно знижується до значення частоти в безперервному режимі за час більше 100 мс, швидкість зміни частоти в імпульсі зменшується від 2 до 0,5 МГц / мс і порівнянна для вакуумних і твердотільних НВЧ генераторів. Для вакуумних генераторів з безперервно включеним напруженням відбувається збільшення амплітуди коливань на початку імпульсу з поступовим її зниженням до сталого значення при безперервному режимі. Процес встановлення частоти в великій мірі залежить від налаштування і добротності стабілізуючого резонатора і його зв’язки з генеруючої камерою.

IV. Список літератури

[1] ГОСТ 23282 91. Грати антенні. Терміни та визначення. Введ. 01.01.92. М.: Изд-во стандартів, 1991.-9 с.

[2] Шишов Ю. А., Ворошилов В. А. Багатоканальна радіолокація з тимчасовим поділом каналів. М.: Радіо і зв’язок, 1987. 144 с.

[3] Карушкін Н. Ф. Джерела потужності міліметрового діапазону на лавіннопролетних діодах з розподіленими параметрами. Изв. вищ. навч. закладів. Радіоелектроніка, 1999, № 7, с. 47-54.

[4] Зубов С. В., обрізаний О. І. Дослідження імпульсного режиму ГЛПД. Електронна техніка. Сер. Електроніка НВЧ, Вип. 5 (365), 1984, с. 41-43.

[5] Кукарін С. В. Електронні прилади НВЧ: Характеристики, застосування, тенденції розвитку ,2-е изд., Перераб. доп. М.: Радіо і зв’язок, 1981. 272с.

EXPERIMENTAL RESEARCH OF MICROWAVE OSCILLATORS IN QUASICONTINUOUS MODES OF OPERATION

Fateyev A. S., Arkhipov A. V., Silin A. O.

Usikov Institute of Radiophysics and Electronics, National Academy of Sciences of Ukraine 12 Akademika Proskury Str., Kharkiv, Ukraine, 61085 phone: +380 (572) 448515 e-mail: ivanov@ire. kharkov. ua

Abstract The processes of frequency and amplitude leveling of oscillations for vacuum and solid-state continuous microwave oscillators in quasi-continuous modes with pulse durations above 5ms have been experimentally researched.

I.  Introduction

In the process of the adaptive space-time selection in continuous-wave radars, microwave oscillators are essential for obtaining the required radiation characteristics in the continuous and quasi-continuous modes of operation.

II.  Main Part

The processes of frequency and amplitude leveling of oscillations for continuous microwave oscillators have been studied at the measuring bench whose flowchart is shown in Fig. 1.

By varying the frequency of oscillator 2 operating in the meander mode the pulse duration AT=1-50ms of the microwave oscillator actuation was set. A portion of the pulse signal was fed to the spectrum analyzer 12 and also to the devices 6-11 for the analysis of temporal processes in the amplitude and frequency leveling of microwave oscillations. The bulk of studies of the continuous vacuum microwave oscillators has been performed with an oscillating klystron.

Fig. 2 shows spectrograms produced by a C4-60-type spectrum analyzer; the implementation of a long-term memory mode has allowed klystron signals to be matched and displayed in the screen in the continuous (left) and pulse (right) modes of operation.

The measurements of solid-state oscillator properties have been performed with a Gunn oscillator (GO) on a diode placed in the waveguide-coaxial structure with the loaded Q=100. Furthermore, similar measurements have been carried out with an additional incorporation of an external stabilizing resonator with the loaded Q=3400 connected in a signal-return-type circuit. The GO signal spectra in the continuous (left) and quasicontinuous (right) modes have been obtained (Fig. 3) with the use of a high-Q resonator.

III.  Conclusion

It has been experimentally ascertained that by using vacuum and solid-state continuous microwave oscillators in the quasi-continuous modes with the actuation duration above 5ms the oscillation frequency in the pulse is 15-150MHz higher than the steady-state value in the continuous mode. Along with the increase in the duration of the pulse actuation the oscillation frequency decreases non-linearly down to the continuous-mode frequency value within the period exceeding 100ms, while the rate of frequency variation in the pulse decreases from 2 to

0.                   5MHz/ms, which is comparable for vacuum and solid-state microwave oscillators.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.