Генерация микроволн
Известно несколько типов сверхвысокочастотных генераторов,
использующих:
1) магнетроны;
2) транзисторы;
3) амплитроны;
4) клистроны.
Магнетроны, как правило, не обеспечивают спектральную стабильность и чистоту генерируемого излучения, что может привести к существенным потерям.
Транзисторная техника требует существенного развития, для того чтобы быть использованной в составе ОСЭ.
Амплитроны имеют следующие преимущества перед другими устройствами:
1) малая удельная масса — 0,4 кг/кВт, в то время как у клистронов 0,7 кг/кВт;
2) высокая эффективность — 88 % (вероятно, до 90 %), в то время как у клистронов — 85 %;
3) практически неограниченный срок службы катода: амплитроны работают на основе вторичной эмиссии и в них могут использоваться платиновые катоды.
Достоинствами клистронов являются:
1) в расчете на одну трубку клистроны имеют на порядок более мощный выход излучения, чем амплитроны;
2) у клистронов более высокий анодный потенциал, чем у амплитронов (40 кВ вместо 20 кВ). Это снижает значение токов и соответственно массу электрической системы, составляющей заметную долю в суммарной массе ОСЭ;
3) клистроны обеспечивают более высокий энергетический выход, чем амплитроны, что упрощает управление процессами, а также формирование и нацеливание излучения на наземную ректенну.
На основе сравнительного анализа более предпочтительными для использования на ОСЭ представляются клистроны, обеспечивающие эффективность преобразования электроэнергии в энергию микроволнового пучка на уровне 85 %, что соответствует мощности, подводимой к передающей антенне 7 ГВт. Вместе с тем, поскольку единичная мощность клистрона не превышает 50 кВт, потребуется 140 000 трубок. Предполагая, что средняя продолжительность времени жизни клистрона составляет около 5 ч, можно ожидать, что отказы будут происходить через каждые 2 мин! Эта опенка указывает на необходимость создания клистронов с экстремально высоким сроком службы и разработки автоматизированных процедур диагностики и ремонта оборудования в орбитальных условиях.