Приборы СВЧ

До середины 30-х годов разработки и исследования электронных приборов СВЧ носили в основном лабораторный характер. Крутой подъем в электронике сверхвысоких частот был ознаменован созданием нескольких принципиально новых типов приборов: клистронов, магнетронов и — несколько позднее — ламп бегущей и обратной волны. Большие успехи были достигнуты и в развитии более обычных типов электронных приборов СВЧ — триодов и тетродов. Значительная роль в создании этих приборов принадлежала советским ученым: Н. Д. Девяткову, М. С. Нейману, С. Д. Гвоздоверу, В. Ф. Коваленко, М. Т. Греховой, Ю. А. Кацману, С. А. Зусмановскому и др.

Быстрое развитие приборов СВЧ продолжается и сейчас. Непрерывно увеличивается количество типов принципиально различных электронных приборов. Например, тем, кого интересует продажа кондиционеров Shivaki, полезно будет знать о том, что данные приборы так же имеют в основе своей работы СВЧ колебания.  Резко повышаются требования к мощности генерируемых колебаний, стабильности частоты и другим параметрам генераторов и усилителей. Непрерывно расширяется круг применений СВЧ генераторов и усилителей. Помимо радиолокации и связи, эти приборы применяются сейчас в телевидении, радиоуправлении, промышленной электронике, атомной технике, радиоспектроскопии, радиоастрономии, медицине и ряде других отраслей науки и техники. Особенно широкие перспективы перед электроникой СВЧ открывает освоение космического пространства.

В случае обычных (некогерентных) источников света длина когерентности не превышает 1—3 м.

Исследования в областях молекулярной физики и физики твердого тела показали, что приборы, использующие движение свободных электронов в вакууме, не являются единственно возможными источниками сверхвысокочастотных колебаний. В результате работ советских ученых В. А. Фабриканта, А. М. Прохорова и Н. Г. Басова, а также ряда зарубежных ученых созданы и находят все более широкое применение квантовые генераторы и усилители, работающие на дискретных частотах атомных и молекулярных энергетических переходов. Большие успехи достигнуты в области параметрических усилителей, использующих полупроводниковые диоды с нелинейной емкостью. Разработаны и продолжают совершенствоваться полупроводниковые транзисторы, способные работать в дециметровом и даже сантиметровом диапазонах волн. Наконец, созданы и быстро совершенствуются маломощные генераторы и усилители СВЧ колебаний, использующие отрицательное сопротивление некоторых типов полупроводниковых диодов.

Уже один перечень достижений в области «не вакуумных», или «неэлектронных», приборов СВЧ указывает на возникновение нескольких новых самостоятельных научно-технических направлений. Тем не менее, в большинстве случаев, за исключением малошумящих усилителей и маломощных генераторов, электровакуумные приборы СВЧ до сих пор остаются вне конкуренции со стороны квантовых и полупроводниковых приборов. С учетом этого обстоятельства, а также ввиду резкого различия в физических принципах эти направления здесь подробно рассматриваться не будут.

Для современного уровня развития электроники СВЧ и, в частности, методов генерирования и усиления характерно чрезвычайное разнообразие конкретных типов и классов электровакуумных приборов. Поэтому в дальнейшем изложении изучению приборов предпосылаются разделы, посвященные физическим основам СВЧ электроники и инженерным методам трактовки различных классов генераторов и усилителей.

Опубликовано: Ноябрь 3, 2013