Способ определения шумовых параметров протяженных электронных потоков

Союг Соеетскнк Сфцнапнстнцескня Республикв 641542 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ(22) Зая 23,06,76 (21) 2375088/18-25 1 Х 25/3 с присоединени аявки ааударстевннын коми СССР оо делам изооретен н открытй. П. Соколо и физики, Знамени . На ательский институт механикм ордена Трудового Красно университете им, Н.Г. Че сслед(71) Заявитель при Саратовск государственн шевского(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ШУМОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОТЭЛЕКТРОННЫХПОТОКОВ еднаэначен для исслеерения шумовыхных спектральныхскорости протяиспользуемых верхвысоких чася конформации о шумах пучкло, используют два реиногда третий резонаторсхемы измерения.Основным недостатк а. Поэтому, как прави.нато ра. Применяемый служит для калибровки м этого метода являет. схемы измерений, ко. бовому шуму пучка, а ся сложность калторая проводитсэто связано, прежл все с выводом электрон. ного режима. Кроме нои пушки из ее нормэтого, в ряде случаев тризмерения связи резона уются дополнительныеров с электронным пуч. ом. Предлагаемый способ пр дования шумовых свойств и из параметров, в частности взаим плотностей флуктуации тока и женных электронных потоков электровакуумных приборах с тот.Параметры многих электровакуумиых приборов СВЧ в значительной степени определяютс режимом и свойствами применяемого в них электронного потока, В усилителях СВЧ одним из важнейших параметров является коэффициент шума, величина которого зависит от конструкщщ электронно-оптической системы, условий формирования и собственного уровня шумов электронного потока.Для правильного конструирования СВЧ.уси лителя необходимо знание шумовых свойств электронного потока.В настоящее время широкое распространение получили экспериментальные методы исследования шумов электронных потоков. Эти методы дают возможность определять спектральные плотности флуктуаций тока Ф и действительную часть взаимной спектральной плотности флуктуаций тока и кинетического потенциала а, что позволяет оценить качество формирования электронного пучка электронно. оптической системой и прогно. зировать коэффициент шума прибора 1),Среди экспериментальных методов наибольшее распространение получили резонаторные методы, которые основаны на измерении мощности шумов, наводимых электронным пучком в одном или нескольких резонаторах, расположенных вдоль электронного потока. Одиночный резонатор, как известно, не позволяет получить полнойБолее прост и надежен метод трехрезоцатор. НОГО ТКЛИСТРОНЯ 2),Метод включает полную относительную отстройку частот последовательно расположенных по направлению электронного потока двух резо.5 наторов и измерения их шумовой мощности,Сугцествецный недостаток этого метода за. ключается в том, что он, кяк и вышеописанные, дает возможность измерщь только действительную компоненту взаимной спектральной плот- ИОсти - величину я, но не позволяют измерять мимую часть - параметр , роль которой весьма значительна при характеристике шумовых свойств электронного пучка и определении коэф. з 5 фициента шума прибора, когда величина коэффи 1 яентя шумя не оптимизирована.11 редлагаемгяй способ имеет целью определе. ние мнимой компоненты взаимной спектральной плотности флуктуаций гока и кинетического 20 потенциала,СущНОСтЬ ПрЕдЛЯГЯЕМОГО СПОСОба СОСТОИТ В Том, что осуществлядтся симметричная отстройка частоты одного резонатора на величину не более дВух полос прОпускания В разные стороны отно. т 5 сительно резонансной частоты другого и измеряются мощности шумя Второго 1 зеэонатора, соот. ветствующие данным значениям отстройки. ВЕЛИспЯЫ Я" И Х ОПРЕДЕЛЯЮТСЯ ПО фОРМУЛЯМ30 Я )- 1 ) 2- Г) ) (ра,фЯО+(ЧЗ)-,5 2%" з,2 А Я 815 Я ОЯ 1 -с ЯЩ-Ц )Д) ФР-РЯ-Д(12 Где 0 - нагруженная добротность резонатора; и Й - проводимость нагрузки; 91 о - проводимость резОнатОра на резонансной частоте;оцансняя частота Второго резона" бг, гсс: с с45 торя;б - усиление от первого до второго резонатОра; .и- коэффициенты, определяемые проводич мостями и относительной ОтстроикоиЫ "о )Ы 1" т; доо)оа7 с Су со) Що-и 124 с)ог 155 тси ЬО.г 21Ясо Р,мощность шумов в первом резонаторе; (Рг)+ д - мощность шумов во втором резона. торе лри частичной относительной отстройке+д То,Рг) с, - мощность шумов во втором реэоцас оторе при частичной относительной отстройке -йОдновременное измерение действительной и мнимой частей взаимной спектральной плотности - величин а и Х осуществляется на основе испольэо. вания следующего эффекта.Как уже было указано, при настройке резонаторов на одну и ту же частоту (1 о =Фог) влияние первого резонатора на электронный поток мак. симальиого и приводит к увеличению мощности шумов во втором резонаторе. Если резонаторы отстроены частично, т.е. имеет место частичное перекрытие резонансных кривых резонаторов (см. чертеж), реализуется режим изменения мощ. ности шумов второго резонатора, при котором воздействие на электронный поток первого резонатора по-прежнему дает существенный вклад в мощность шумов второго резонатора.Анализ процесса частичной относительной отстройки резонаторов показывает, что при симметричной, но противоположной отстройке, так ЧтО тО 1( 1 Ог И 1 О, ) 1 Ог ВЛИянИЕПЕрВОГОрЕЭО.натора на второй различно, и при одной и той же абсолютной величине отстройки 1 о"- 11 оз - ог мощности шумов во втором резонаторе отлича 1 отся одна от другой и СР 2 )о т ( 2 )оМощность шумов во втором резонаторе зависит не только от абсолютного значения отстройки резонаторов Мо) но и от ее знака, При изменении о г в разные стороны, относительно то г меняется характер проводимости первого резонатора, реактивная компонента проводимости становится или емкостной или индуктивной, вследствие чего резонатор по разному воздействует на поток в зависимости от того 1 о 1 ( аког цли 1 о, ) аког, Это обстоятельство и обуславливаетразницу мощностей шума Рг)+и СРг)Определение величин действительной я й мнимой Л частей взаимной спектральной плотности флуктуации тока и кинетическоГо потенциала основано ца использовании вышеописанного эффекта. Кроме того, предлагаемый способ, как и ранее известные, позволяет определить спектральные плотности флуктуаций тока трптах и фп 1 п и находить, следовательно, шумовой параметр Я,Измерения по предлагаемому способу выпол.няются следующим образом. Резонаторы, один иэ которых имеет механизм перестройки, распола.тают вдоль электронного потока на расстоянии 6=ЛР 4 таким образом, чтобы второй резонатор располагался в сечении пучка, соответствующемЦИИИПИ Заказ 7528/49Тираж У 1 Х Подписное 4 ПИИ 1 мГ.Ужгород, уа.Ирооктнья 5 6 минимуму стоячей волны шума. Это положение достигается выбором электрического режима дрейфа пучка в области резонаторов либо механи. чески перемещением пушки или резонаторов,Резонаторы настраивают на одну частоту.В первый резонатор подают сигнал от СВЧ сигнал. генератора и, измеряя его уровень во втором резонаторе, определяют коэффициент усиления 6.С помощью механизма перестройки создают полную относительную отстройку резонаторов до получения режима постоянной мощности шумов второго резонатора (разница резонансных частот больше пяти полос пропускания резонатора Ь Хо) 5 Б 1), после чего высокочувствительным широкополосным приемником (полоса пропускания приемника много больше поносы пропускания резонатора Ь Ф) 5 1) производятизмерение мощности шумов в первом Р, и во втором Р А резонаторах.Далее устанавливают частичную отстройку резонаторов (сто ( 20 1),что приводит к изменению мощности шумов второго резонатора, а именно, к их увеличению код влиянием воздействия на поток шумов первого резонатора. Вы. брав величину частичной отстройки, дающую удобное для измерения увеличение мощности шумов второго резонатора, симметрично отстраивают один резонатор в разные стороны отиосител цо резонансной частоты другого (1 0201 - ЫО или 10 =102 - МО) и дважды измеряют мощность шумов во втором резонаторе (Р)+д и (Р.) -. Величины я и Л определяются+ь о-Моно вышеприведенным формулам.Для определения шумового параметра Я вышеприведенные измерения должны быть дополнены измерением мощности шума в первом резонаторе РА после смещения последнего в положение, соответствующее максимуму стоячей волны шума в пучке. Такое положение резонатора может быть достигнуто также относительным смещением пушки или изменением режима дрей. фа пучка. 41542 6Величина Я находится по ФормулеЩ-)КСгде Р 11 и Р, - мощность шумов в первом резонаторе и во втором соответственно при 0=ЛрМВ отличие от уже известных методов измерения шумовых параметров протяжных электронных потоков предлагаемый способ дает возможность не только находить шумовой параметр 8 но и полностью определять корреляцию в электрон.ном потоке между флуктуациями тока и кинети.ческого потенциала путем одновременного на.хождения величин я и Л. Такие измерения позволяют сделать заключение о возможности немини.миэировацном коэффициенте шума СВЧ прибора и определить имеет ли прибор резерв по его уменьшению, что является весьма важным об.стоятельством в процессе разработки усилителе: СВЧ- О-типа.ФФо р мула и з обретен и яСпособ определения ц"умовых параметровпротяженных электронных потоков, включающий полную относительную отстройку частот последо.25 вательцо расположенных по направлениюэлектронного потока двух резонаторов и измере.ние их шумовой мощности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью определения мнимой компоненты взаймцой спектральной плотности флуктуаций тока и кинетического потенщала, осуществляют симметричную отстройку частоты одного резонатора ца величину не более двух полос пропускания в разные стороны относительно резонансной частоты другого и измеряют мощности шума второго резонатора, соответствующие данным значениям отстройкп.Источники информации, принятые во вцима.нис при экспертизе:1. Шумы в электронных приборах, Под ред.40Смуллнца Д.Д. и Хауста Г.А. М., "Энергия", 1964, с. 121.2, Дцищенко В.С. Экспериментальный методопределения шумовых параметров электронного потока. ВИНИТИ Р 1458 - 70, 17.02,70, с, 17.45