тивность блока Дает возможность устанавливать его вблизи передатчика с непрерывной мощностью более 1 кет. Высокие электрические и эксплуатационные параметры позволяют применять такие блоки в радиоастрономии, радиолокации, для сверхдальней связи и телевидения на СВЧ через искусственные спутники Земли (ИСЗ). При подключении блока к малошумящей антенне он обеспечивает устойчивый прием двух стволов черно-белого телевидения, многоканальной телефонии

Затухание ,

Усиление

о Ш о \ =-В-S- S

60 50

-50 -W -30 -20 Ю I О

\10 20 30 1*0 50 f. Расстройка af. Мгц

Рис. 7.5. Электрические характеристики охлаждаемого приемного блока СВЧ.

или цветного телевидения по системе SECAM, НИИР, NTSC. Это было подтверждено экспериментами с применением ИСЗ Молния-1 . Высокая надежность работы блока и отсутствие необходимости периодической его подстройки достигается непрерывным поддержанием в криостате температуры жидкого азота. Для этого требуется своевременная заливка азота, если криостат работает в режиме разомкнутого цикла, или непрерывная работа криогенной установки в режиме замкнутого цикла. Однако, когда блок включается только на определенное время сеанса, можно размораживать его и держать в теплом состоянии, а перед каждым включением снова замораживать . Производя эти несложные операции, желательно принимать меры для предо-

Хранения от конденсации влаги внутри СВЧ устройств блока при его переходе от низких температур к комнатным. Для этого нужно поддерживать во внутреннем герметическом объеме устройств блока избыточное давление паров азота или обдувать блок сухим теплым воздухом после окончания работы. В первом случае удобно иметь на крышке криостата клапан сброса давления.

Общий вид одного из охлаждаемых приемных устройств с многорезонаторным ПУ-преселектором, имеющим последовательное размещение резонаторов в общей коаксиальной трубе, и У-циркулятором изображен на рис. 7.6. Выход промежуточной частоты такого блока может быть подключен к обычному УКВ приемнику или ко входу одного из каналов телевизионного приемника. При боздании охлажденных устройств в длинноволновой части диапазона дециметровых волн, где длина каждого резонатора становится достаточно большой и последовательное размещение через Х/4 является затруднительным, удобно подключать резонаторы через петли связи. При этом резонаторы могут быть выполнены из трубок небольшого диаметра (10-15 мм). Специальные элементы настройки, выведенные из криостата наружу, являются необходимыми не только для перестраиваемых конструкций, но и для исиользования диодов со значительным разбросом параметров. При конструировании блока с охлажденными усилителями, предназначенными для работы на фиксированных частотах или в определенной узкой полосе частот и с заранее отобранными диодами, надобность 23-217Б - 353 -

Рис. 7.6. Общий вид охлаждаемого СВЧ блока без криостата.

в этих элементах отпадает. У блоков, изображенных на рисунках 7.4 и 7.6, тракты генератора накачки и гетеродина выведены наружу, т. е. предусмотрена возможность использования обычных генераторов СВЧ, При установке внутри блока охлаждаемого гетеродина на полупроводниковом приборе и охлаждаемого полупроводникового генератора накачки указанные тракты устраняются.

Резонатор с лавинно-пролетным диодом может быть непосредственно подключен к отрезку волновода генератора накачки, на котором размещены основные элементы усилителя. Постоянное напряжение обратного смещения на диод подается от стабилизированного выпрямителя через крышку криосгата, что позволяет в некоторых пределах изменять частоту и мощность генератора. При использовании германиевых диффузионных диодов, изготовленных В. М. Вальд-Перловым, мощность генератора, охлажденного до 7= 77° К, в 3-слг диапазоне волн примерно в 4-5 раз превышает мощность генератора при комнатной температуре. Стабильность частоты охлажденного полупроводникового генератора превышает 10 при поддержании постоянства рабочего тока через переход с точностью до 0,1%, колебания мощности практически отсутствуют.

Для электрической регулировки и стабилизации уровня мощности, подаваемой на активный элемент усилителя от любого генератора накачки, в тракт генератора накачки следует включить простейший аттенюатор на охлажденном полупроводниковом диоде.

При создании автономных блоков весьма простой и удобной может быть установка, работающая по циклу Линде с дросселированием, т. е. с переходом газообразного азота, находящегося под большим давлением (примерно 100-7-200 ата), в жидкое состояние за счет резкого расширения газа. 7-5 диаграмма, построенная для температуры азота и показывающая зависимость энтропии S от температуры Т при таком цикле, изображена на рис. 7.7.

При сжатии газообразного азота в компрессоре от Pi (точка /) до р2 (точка 2) и соответствующем отводе тепла процесс носит изотермический характер (происходит при постоянной температуре). Затем при дросселировании, т. е. при прохождении сжатого газа через калиброванное отверстие с последующим расширением,

перемешается

рабочая точка 2 на Т-5 диаграмме в сторону низких температур (точка 2).

На рис. 7.8 приведена схема криостата, характерной особенностью которого является конструктивное совме-Н1сние рабочей камеры (РК) и теплообменников с дю-зовыми дросселями. После них сжатый газ в изолированном кожухе, являющемся одновременно корпусом охлаждаемого СВЧ блока, превращается в паро-жид-костную смесь с 777° К. Криостат п охлаждаемый СВЧ г, к

0)-tama

Рис. 7.7. Г-S диаграмма для азота.

блок могут размещаться у облучателя. Это позволит при работе в режиме замкнутого цикла тянуть теплые трубопроводы от земли до облучателя антенны, так как прямой поток хладоагента начинает охлаждаться обратным потоком только в теплообменнике, расположенном в данном криостате. Таким образом обеспечивается возможность значительного сокращения потерь холода и полного отказа от сложной системы изоляции холодных труб.

В криостате применена слоисто-вакуумная изоляция: вакуум -с Рост = 10-н-10-5 pj экран - полированный медный лист толщиной 0,5-1 мм. Малогабаритные теплообменники типа Хэмпсона диаметром 22 жж, на выходе которых стоят дюзовые дроссели, своими холодными концами утоплены в изоляцию криостата. Эти теплообменники выполнены съемными и предназначены для работы данной установки по циклу высокого 23* 355 -

давления с дросселированием. При этом азот, давление которого доведено до 200 ата, от компрессора высокого давления или от емкости (ресивера) со сжатым газом поступает в теплообменники с дюзами. При дросселировании с 200 ата до низкого давления Р=1.2 ата газ охлаждается до температуры Г = 78°К + 5°.

Карман с абсорбентов

Вакуунп я

nO/IDCWb

Теплообменники 6о1ео8ые

Рис. 7.8. Схема криостата.

Теплообменник, расположенный по оси криостата (рис. 7.8), служитдля охлаждения элементов схемы, непосредственно соединенных с параметрическим диодом, температура которых должна быть низкой и стабильной. Два боковых теплообменника служат главным образом для охлаждения внутреннего объема криостата и для поддержания в нем расчетной температуры. Суммарная охлаждающая мониюсть теплообменников взята больше

мощности холодопотерь в криостате и охлаждаемом блоке для обеспечения эксплуатационного запаса.

Паро-жидкостная смесь азота, имеющая температуру 77° К, после боковых теплообменников поступает в змеевик, навитый по внутренней стенке обечайки криостата, что позволяет;

- обеспечить работу криостата в любых [юложениях практически без изменения температурного режима охлаждаемой радиоаппаратуры;

- устранить проникновение жидкого азота, увеличивающего потери СВЧ энергии, в резонаторы СВЧ блока;

- упростить конструкцию криостата за счет устранения необходимости иметь достаточно сложную систему контроля и поддержания заданного в криостате уровня охлаждающей жидкости по сравнению со случаем подачи паро-жидкостной смеси непосредственно в рабочую камеру с СВЧ блоком.

Во избежание притока воздуха из окружающей среды и его конденсации внутри криостата, приводящей к потерям СВЧ энергии в волноводах и резонаторах, все линии передачи, выходящие наружу, герметизированы за счет установки диэлектрических прокладок в поперечном сечении этих линий. Кроме того, внутри криостата создается избыточное давление сухого азота Ризб = =0,1-=-0,05 ата, а сверху криостат закрыт герметической крышкой, через которую выведены все волноводы и необходимые элементы.

Температурный режим в криостате в некоторых пределах регулируется подвижным металлическим экраном, установленным в поперечном сечении криостата и одновременно способствующим увеличению жесткости всей охлаждаемой конструкции.

Для работы установки в режиме замкнутого цикла к ней необходимо подключить компрессор по обычной схеме, изображенной на рис. 7.9.

Расчетная зависимость мощности сжатия, потребляемой данной установкой от сети за счет компрессора при работе в этом режиме, от ее холодопроизводительности, определяемой материалом, из которого изготовлены волноводы, их поперечными размерами и длиной, изображена на рис. 7.10. Значительные теплопритоки в этой установке обусловлены габаритами криостата, в кото-