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
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. = /о\М 4 _.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^ |
■ |
^ |