Файл: Басалов Ф.А. Некоторые вопросы техники сверхвысоких частот [конспект лекций].pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 05.04.2024

Просмотров: 78

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Величина критической индукции Зкр зависит от анодного напря­ жения U.d, Связь между Вкр и UA выражается формулой

В6 ,7 2 Y U

Кривая, описываемая этим выражением, называется параболой критических режимов.

График, приведенный на рис. 48, дает наглядное представле­ ние о том, что при определенном значении магнитной индукции

3[ для возбуждения колебаний основного вида -

(га = 4)

необ­

ходимо анодное напряжение (Ja . Если

при

значении

индук­

ции В{ увеличивать анодное напряжение

£/,,

то

можно

возбу­

дить колебания других видов. Следовательнодля возбуждения колебаний вида - нужно наименьшее анодное напряжение. Это напряжение должно быть сравнительно неизменным, чтобы не было самопроизвольного перехода на другой вид колебаний.

Более полное рассмотрение показывает, что в магнетроне возможно возникновение колебаний и при меньших анодных напряжениях, чем напряжение возбуждения --вида. Такие коле­ бания поэтому называют низковольтными. Низковольтные коле­ бания могут возникать при импульсной работе магнетрона, если

анодное напряжение будет

медленно нарастать

или

спадать.

Для того чтобы при работе

на основном я-виде

не

возникали

низковольтные виды, импульс анодного напряжения магнетрона

должен иметь достаточно крутые

фронт и срез.

 

7. Особенности колебательной

системы магнетрона

Как уже было

установлено

выше, магнетрон

имеет колеба­

тельную систему,

состоящую

из

N

связанных

между - собой

объемных резонаторов. Между резонаторами существует индук­

тивная связь через общее магнитное

поле

соседних

 

резонато­

ров и емкостная связь через

емкости

между

сегментами

анод­

ного блока и катодом (см. рис. 41). Эквивалентная схема

коле­

бательной системы для N —■8

приведена

на

рис.

49.

 

На

этой

схеме L и С

-

параметры

колебательного контура, эквива­

лентного объемному резонатору, М — взаимная

индуктивность

между соседними резонаторами, С\ —- емкость между

каждым

сегментом анодного блока и катодом.

существовать

различные

В такой сложной

системе

могут

виды колебаний, каждому из

которых

соответствует свой

сдвиг

по фазе ср между

колебаниями' в соседних

 

контурах

и

своя

резонансная частота fn. Определим резонансные

частоты

коле­

бательной системы,

допустив

для простоты, что емкостная

связь между контурами отсутствует. Возьмем любые

три сосед­

них контура

к — 1, к. к -f 1.

Очевидно,

что

в

симметричной

46


системе токи в этих контурах I к-\,

4 и I K+i по амплитуде рав­

ны, а по фазе отличаются на угол

т. е.

I к—1— I Ке

 

/ /г 1= / 19

 

L

Вследствие наличия индуктивной

связи в к-м контуре

наводят­

ся

электродвижущие

силы

из

соседних

контуров

jmnM I i

и

jmnM Iк -1. Используя 2-й закон

Кирхгофа,

напишем уравнение

для /с-го контура

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ Л. = /о4 _.i ф KiW4-., i

,

 

Преобразуем:

 

 

 

 

 

 

 

 

А (

 

 

 

 

т е* ]

;

 

 

4 с - -

2“-м

 

* "

=0;

 

 

 

Ш«

Л

о М

\

,

 

 

 

 

т у ( 1 -

2- г - с“ <?) =

1;

 

 

 

 

 

 

О)0

 

 

 

 

 

(0„ = --,, .....

 

 

 

 

 

 

Y

i_ 2 - j - c°stp

 

 

 

 

47


l

резонансная

частота

одиночного контура LC.

где №„ = --= —

I LC

 

 

 

 

Из полученной формулы следует:

колебательной

системы

1) количество

резонансных

частот

магнетрона равно

количеству

возможных фазовых

сдвигов ?

между колебаниями в соседних резонаторах. Следовательно, магнетрон имеет ~ -j- 1 резонансных частот. Следует отметить,

что на практике колебания с ср = 0 (п = 0) не наблюдаются; 2) частота колебаний основного --вида ( п , ? = -] наи­

меньшая.

Примерный график зависимости резонансной частоты от но­ мера вида колебаний для магнетрона, имеющего восемь ре­ зонаторов, приведен на рис. 50 (кривая /). Частота колебаний

вида Tc^ = - y = : 4 j отличается от частоты колебаний соседне­

го вида

= — l = 3 j на небольшую величину Д/ =

(2-4-5) (>0. Поэтому, как уже было отмечено при рассмотрении условия синхронизации, при случайном небольшом изменении анодного напряжения возможно скачкообразное изменение частоты вследствие самопроизвольного перехода с основного вида колебаний на соседний вид. Кроме того, при этом умень­ шается полезная мощность и к.п.д. м.агнетрона.

Для обеспечения устойчивой работы магнетрона на основном --виде колебаний используется разделение резонансных частот колебательной системы. Существуют два основных способа раз­ деления частот:

применение связок,

применение разнорезонаторной колебательной системы,

48


Связки обычно представляют собой два медных кольца, по­ мещенных над анодным блоком с разных сторон (см. рис. 30, 5). Одно кольцо соединяют с четными сегментами, второе — с не­ четными (рис. 51). Действие связок заключается в следующем. Для колебаний вида - связки соединяют между собой экви­ потенциальные точки (но высокой частоте) анодного блока. Поэтому токи по связкам не протекают, и они не вносят допол­ нительных индуктивностей в колебательную, систему. Но при колебаниях вида ~ между связкой и сегментами, с которыми

Рис. 51.

 

 

 

Рис.

52.

 

 

она не соединена, существует разность

потенциалов.

Следова­

тельно, для колебаний

вида - связки можно

представить

как

дополнительные емкости,

подключенные

параллельно

емкости

каждого резонатора. Общая емкость увеличивается, и

резонан­

сная частота этого вида колебаний уменьшается.

 

не

Для колебаний всех других видов связки соединяют уже

эквипотенциальные точки.

Поэтому

по

ним

будут

протекать

уравнительные токи,

и они будут

играть роль дополнитель­

ных индуктивностей, подключенных параллельно индуктивности

каждого резонатора.

Общая индуктивность

уменьшается, и

резонансная

частота

этих видов

колебаний

увеличивается

(см. рис. 50, кривая 2).

 

вида

тг может

При использовании связок частота колебаний

отличаться от

частоты

колебаний -соседнего вида на

величину

Af' = (10 —7— 20)%. Этого оказывается

достаточно

для

обеспече­

ния устойчивой работы

магнетрона на основном

л-виде

колеба­

ний.

В магнетронах, работающих на волнах порядка 3 см и мень­ ше, использование связок затруднительно вследствие малых размеров анодного блока и увеличения потерь в связках. Поэтому здесь для разделения частот используется разнорезо­ наторная колебательная система, представляющая собой сово­ купность двух групп связанных между собой резонаторов различных размеров (рис. 52). Резонансные частоты такой коле­ бательной системы будут тем больше разделяться между собой, чем больше будут различаться резонансные частоты этих двух

4 Ф. А. Басалов. Зак. 12^

^