Файл: Самсонов, Д. Е. Основы расчета и конструирования магнетронов. (Настройка. Стабилизация. Вывод энергии. Холодные измерения).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 166
Скачиваний: 0
получены |
большие д и а п а з о н ы перестройки |
частоты |
||||
(25% |
и б о л ь ш е ) . Тем |
не |
менее и при |
данном способе |
||
настройки |
магнетронов |
с |
погружением |
металлического |
||
стержня |
(штыря) в область резонатора, где |
сосредото |
||||
чено |
высокочастотное |
электрическое поле, |
разделение |
|||
видов колебаний по частоте уменьшается и наступает явление инверсии видов колебаний . Происходит это за
счет более |
сильного |
|
влияния |
элемента |
емкостной |
на |
|||||||
стройки |
на |
частоты |
видов колебаний с м а л ы м и |
номера |
|||||||||
ми, |
что, в |
частности, |
и |
ограничивает |
д и а п а з о н |
на |
|||||||
стройки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Р а с ч е т основных |
характеристик |
(диапазона |
настрой |
|||||||||
ки, |
разделения |
видов |
и др.) |
равнорезонаторного магне |
|||||||||
трона, |
настраиваемого |
емкостной |
штыревой |
коронкой, |
|||||||||
м о ж н о было бы провести |
матричным методом [1]. Одна |
||||||||||||
ко |
мы |
ограничимся |
л и ш ь |
у к а з а н и е м на возможность |
|||||||||
использования |
дл я |
расчета |
характеристик настраивае |
||||||||||
мых магнетронов хорошо известных дисперсионных урав
нений, полученных из а н а л и з а |
эквивалентных |
схем с со |
средоточенными п а р а м е т р а м и . |
Основное ж е |
внимание |
обратим на описание новых или мало известных экспе риментальных результатов, полученных р а з н ы м и авто
рами при исследовании способов настройки |
магнетро |
||||||
нов, в том числе |
рассматриваемого . |
|
|
|
|||
В качестве исходного соотношения при а н а л и з е спо |
|||||||
собов |
настройки |
магнетронов |
равнорезонаторной |
конст |
|||
рукции используем соотношение (II.8) |
[1, 11], а |
при ана |
|||||
лизе |
способов настройки |
разпорезонаторных |
магнетро |
||||
н о в — соотношение (П.4) |
[1, 12]. |
|
|
|
|||
Р а с с м а т р и в а е м ы й здесь |
способ |
настройки |
был |
||||
успешно применен дл я настройки магнетронов односан тиметрового д и а п а з о н а [13, стр. 142—145]. Пр и этом бы ла использована разнорезонаторная система секторного
типа |
со |
штырями, |
вводимыми в |
большие |
резонаторы |
(рис. П . 1,ж) . Д и а п а з о н перестройки частоты |
системы на |
||||
рабочем |
виде колебаний (гс-виде) может быть рассчи |
||||
тан |
по |
следующей |
приближенной |
формуле: |
|
|
|
|
|
|
(11.25) |
где |
L b |
Ci(l) и L 2 , С 2 — эквивалентные индуктивность и |
|||
емкость |
соответственно большого |
и малого |
резонаторов |
||
анодного блока . |
|
|
|
||
4* |
51 |
З а м е ч а я , что основная часть емкости системы, со стоящей из большого и малого резонаторов, локализо
вана в |
зазоре большого |
резонатора, |
и п о л а г а я |
эквива |
лентные |
индуктивности |
резонаторов |
L 4 и L 2 в |
процессе |
перестройки неизменными, ф о р м у л у (11.25) дл я длины волны я - в и д а колебаний м о ж н о записать в следующем виде:
|
|
Х^ = |
АУСЖ, |
|
(И.26) |
|||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А = |
2нс YL.LJiL, |
+ |
L 2 ) . |
|
|||
Относительная |
величина |
|
п р и р а щ е н и я волны я - вида |
|||||
колебаний |
определяется |
соотношением |
|
|||||
|
&Ki |
_ |
1 |
АС, (О |
|
(11.27) |
||
|
|
Ki |
~~ |
2 |
|
С, (I) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
а крутизна |
настройки |
|
|
|
|
|
|
|
|
<, _ dKi |
_ |
_ i |
_ |
Ki |
dCj (i) |
(11.28) |
|
|
X |
d/ |
~ |
2 |
C , ( 0 |
rf/ |
||
|
|
|||||||
Т а к и м |
образом, |
расчет |
кривой |
настройки магнетро |
||||
на и крутизны перестройки частоты на практике не со
ставляет |
особого |
труда, |
|
если |
з а д а н ы |
|
конструктивные |
||||||||||
п а р а м е т р ы резонаторной |
системы |
и |
известна |
(из опыта |
|||||||||||||
или |
расчета) |
зависимость |
емкости |
большого |
резонато |
||||||||||||
ра |
Ci |
от |
глубины погружения |
штыря |
|
в |
резонатор I. |
||||||||||
Т а к ж е |
легко |
рассчитывается |
и |
разделение |
по |
частоте |
|||||||||||
я - вида |
колебаний |
с л ю б ы м |
из |
видов |
колебаний |
длинно |
|||||||||||
волновой и коротковолновой групп, если |
|
воспользовать |
|||||||||||||||
ся |
ф о р м у л а м и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
К (D = |
Я, (/) Y |
\ |
V Л- |
( / |
) |
1 |
я |
я |
. V ) |
(Н.29) |
||||
д ля |
длинноволновой |
группы |
резопансов |
и |
|
|
|||||||||||
|
|
|
Я |
п |
= |
^ / |
|
Г |
+ |
^ |
г |
^ |
= |
|
' |
|
(п.зо) |
для коротковолновой группы резопансов.
Для получения широкого диапазона настройки необходимо вы бирать большие величины отношений эффективных длин резонато ров lt и k. Так, для разнорезонаторного магнетрона типа T R A 1 ,
конструктивные параметры и экспериментальная кривая настройки которого представлены на рис. П.6, величина отношения эффектив-
52
пых радиальных размеров резонаторов li/l2 при погружении штыря
на полную глубину в резонатор изменялась от 1,8 до 2,35. При этом магнетрон настраивался в диапазоне более 20%-
В сравнительно узких диапазонах настройки магнетрона (10— 12%) могут быть получены практически идеальная линейность и удовлетворительное разделение по частоте и напряжению возбужде ния между рабочим и наиболее опасным конкурирующим видом колебаний.
Хж,см |
|
|
|
1,43 \ |
|
|
|
1,39 |
|
|
|
1,35 |
d |
|
|
|
|
||
1,31 |
(7 7 |
|
|
1,27 |
~~ |
||
|
|
|
|
1,23 |
|
|
|
1,19 |
|
|
|
1,17 |
г,5 |
I,MM |
|
1,15 |
|||
Рис. II.6. Экспериментальная кривая |
емкостной |
штыревой настрой |
|
ки 18-резонаторного магнетрона с резонаторами |
секторного типа: |
||
af-0,13 мм; 5 = 0,22 мм; I |
= 1,6 мм; Л = 2,9 мм; 1-2=1,б мм. |
|
В некоторых случаях на практике большая крутизна перестрой ки частоты, характерная для данного способа настройки магнетро нов, может оказаться нежелательной, так как в этом случае магне трон становится чувствительным к вибрациям. Широкое применение этого способа настройки ограничивает также низкая тепло механическая стойкость штыревой коронки, обусловленная интенсив ным разогревом магнетронов. Не случайно поэтому в упомянутом здесь магнетроне штыри коронки изготовлены из теплостойкого сплава меди с хромом (85% меди, 15% хрома).
Перейдем к описанию способов механической па стройки магнетронов изменением эквивалентных индуктивностей резонаторов анодного блока .
4. Настройка плоским индуктивным кольцом (рис. II.1,б)
При практической реализации данного способа на стройки чащ е всего используют анодные блоки разно - резонаторпой конструкции (с резонаторами типа «щель -
53
отверстие», «щель-сектор», «сектор» и др.) и равнорезо - наторной конструкции с одинарными с в я з к а м и ; р е ж е — равнорезонаторные системы без связок и с двойными связками .
Принцип настройки состоит в том, что при прибли жении индуктивного кольца к торцу блока эквивалент ные индуктивности резонаторов у м е н ь ш а ю т с я и волны видов колебаний системы укорачиваются .
Д л я равнорезонаторного магнетрона с одинарными связками, настраиваемого плоским индуктивным коль
цом, |
уравнение, |
о п р е д е л я ю щ е е спектр |
резонансных |
волн |
||||||||||
в зависимости |
от |
положения кольца настройки, запи |
||||||||||||
шем |
в следующем |
виде: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Я „ = Я 0 5 I f - |
|
|
1 |
- |
+ - 2 ^ - ( 1 + с о 5 У п ) , |
|
||||||||
|
|
|
у |
|
|
' ~ Ц | ) С 0 5 ' " |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(11.31) |
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
£ |
= |
] / l + - |
% ( l |
-cosfn) |
|
• |
|
|
|
||
Уравнение (11.31) позволяет произвести расчет диа |
||||||||||||||
пазона |
настройки |
магнетрона, если известны зависимо |
||||||||||||
сти |
коэффициента |
|
взаимоиндукции |
М и |
коэффициента |
|||||||||
самоиндукции L от расстояния / м е ж д у |
торцом анодно |
|||||||||||||
го блока и кольцом |
настройки . |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Д л я |
л - вида |
колебаний |
ф о р м у л а |
(11.31) |
принимает |
|||||||||
следующий |
вид: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где |
X'г_ |
= Я0 |
| / l - j - C C B / C — собственная |
длина |
волны |
резо |
||||||||
натора с учетом емкости связок. Максимальному |
значе |
|||||||||||||
нию волны тг-вида |
колебаний Я к м а |
к с |
с о о т в е т с т в у е т |
макси |
||||||||||
мально е |
удаление |
кольца |
настройки |
от |
торца |
анодного |
||||||||
блока /2 , а минимальному |
значению |
волны Я |
— мини |
|||||||||||
мально |
допустимое |
расстояние |
кольца |
настройки |
от |
|||||||||
торца блока /,, определяемое прежде всего гарантийным
расстоянием |
по |
пробивному |
напряжению. |
При |
малых |
||
расстояниях |
/, с в я з ь м е ж д у |
резонаторами |
через |
общий |
|||
магнитный поток |
резко |
о с л а б л я е т с я и минимальную |
волну |
||||
Я х ш ш п р и б л и ж е н н о |
можно |
с ч и т а т ь равной |
Я'я . |
Поскольку |
|||
54