Файл: Самсонов, Д. Е. Основы расчета и конструирования магнетронов. (Настройка. Стабилизация. Вывод энергии. Холодные измерения).pdf

Скачать файл (11,94Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 182

Скачиваний: 0

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

8. Приближенная оценка диапазона настройки

магнетрона

В	практике конструирования н а с т р а и в а е м ы х магне
тронов	очень	в а ж н о	уметь оценивать, хотя бы прибли
женно, о ж и д а е м ы й			диапазо н перестройки частоты.
В	первой	главе	отмечалось, что при	д е ф о р м а ц и и

оболочки полого резонатора изменяется его резонансная частота, причем д л я любого малого изменения объема резонатора м о ж н о у к а з а т ь знак и величину изменения резонансной частоты. В большинстве случав, как мы убедились, элемент настройки вводится через торцевую полость анодного блока и перемещается в местах сосре доточения либо ВЧ электрического поля, либо магнит ного.

Д л я расчета величины перестройки частоты при за данной конфигурации и величине изменения объема ре зонансных полостей необходимо, строго говоря, уметь рассчитывать запасенную энергию и м а л ы е величины ее изменения в резонаторах анодного блока, торцевых по лостях и в пространстве взаимодействия .

Расче т запасенной энергии и величины ее изменения при сложной конфигурации резонансных полостей анод


ного блока		н а т а л к и в а е т с я на серьезные			математические
трудности.		Поэтому д л я	быстрой	оценки	относительной
величины	перестройки частоты пригодны				приближенные
методы.	Выбор метода		оценки	облегчается тем, что

в магнетроне высокочастотные электрические и магнит ные поля л о к а л и з о в а н ы в разных частях резонансного объема системы. И н а ч е говоря, области с максимальной амплитудой магнитного и электрического полей в магне троне легко «угадываются» . Это позволяет связать от носительную величину перестройки частоты с относитель

ной	величиной		изменения		объема резонансных				полостей,
а не с относительной величиной							изменения энергии			в тех
ж е	полостях.
	Математически			данное	допущение			можн о	записать
в следующей			форме:
			bflf	= KEkE/E—'KvkV/V,					(11.40)
где	/ — р е з о н а н с н а я			частота		системы;		КЕ И K V — коэф
фициенты		пропорциональности					по запасенной		энергии ч
по объему		соответственно;			Е — полная			запасенна я		энер
гия	в резонансных			полостях		анодного		блока;	V — сум-
6*										83

м а р н ы й объем

резонансных

полостей

анодного

блока;

А £

и АV — п р и р а щ е н и е

энергии и

объема

полостей

со

ответственно.

Kv, х а р а к т е р и з у ю щ и й ,

К о э ф ф и ц и е н т

по

существу,

объемное

распределение

одной из

компонент

В Ч

поля,

д л я

к а ж д о г о типа

настройки

м о ж е т

быть

определен из

опыта. Так, дл я ярко

вы-

73 р а ж е н н ы х

индуктивных и

емкостных

настроек

(на-

/ /

стройка

индуктивной

кольцевой

штыревой

коронками,

настройка ем

костной

кольцевой

корон

кой)

коэффициент

м о ж н о п о л о ж и т ь р а в н ы м

1,5.

Пр и нелинейном

ха

рактере

перестройки

ча

стоты

коэффициент

может изменяться в зна

чительных пределах . Од

нако

при

приблизительно

линейном х а р а к т е р е

пере

стройки

частоты

коэффи

циент Kv м о ж н о полагать

постоянным

для

полного

д и а п а з о н а

настройки

маг

нетрона.

На

рис. 11.29—11.31

пред

ставлены

эскизы

лабораторных

образцов

анодных

блоков

маг

нетронов,

настраиваемых

соот

ветственно

емкостной

кольце

Рис.

11.29. К

расчету

диапазона

вой,

индуктивной

кольцевой и

перестройки

частоты

магнетрона

индуктивной

штыревой

корон

со связками,

настраиваемого

ем

ками.

Выше

было

показано,

костной кольцевой

коронкой

(N=

что для всех

этих

способов на

10;

/=3,2 мм).

стройки

магнетронов

сохраня

ется

приблизительно

линейный

характер

перестройки

частоты.

Задав величину перемещения элемента настройки / и определив

полный объем V той части системы, в которой локализовано

соот

ветственно ВЧ электрическое или магнитное

поле, по формуле

(11.40)

для каждого случая можно вычислить относительный диапазон пе

рестройки	частоты.
Для	рис. 11.29		полный	объем V слагается		из четырех	парци
альных объемов		Vi,	Vz, V3	и К4. При этом Vi = 3 000 мм3 — объем
пространства,		охватываемый щелями			всех	резонаторов;	V% —
= 10 578	мм3	— объем		пространства	взаимодействия;		V3 —
84

= 60 599 мм3 — объем		торцевых	полостей без		объема	коронки;
1/4 = 6 019	мм3 — объем	канавок	под связки	за	вычетом	объема
связок.
Абсолютное значение приращения полного объема						AV при
погружении	коронки в	канавку	на глубину	1=3,2 мм равняется
				03

Рис. 11.30. К расчету диапазо	Рис. 11.31. К расчету		диапазона
на перестройки частоты разно-	перестройки	частоты	разноре-
резонаторного магнетрона, на	зонаторного	магнетрона, на

страиваемого		индуктивной		страиваемого		индуктивной
кольцевой	коронкой (JV = 18;			штыревой	коронкой		(iV=18;
1 = 4 мм).				1=2,5		мм).
2892 мм3 (на рис. 11.29 показано крайнее нижнее положение							коронки
в канавке). Имея в виду, что Kv = l,5, получаем
Д/	=	AV	v 7 ^	ДУ 100	= 5,40/..
—		— ЮО = X		V t + t , i + V t


Экспериментальное			значение Д/// = 5%.
Для рис. 11.30 полный объем V также составляется из четырех
парциальных		объемов: V=Vi + Vz+V3+Vi.			В	этом	случае		Vt =
= 6327 мм3 — объем			торцевой полости со		стороны		катодного		узла;
^2 = 7912 мм3		— объем торцевой полости со стороны					узла	настройки;
Уз = 5225	мм3	— объем индуктивных		частей (отверстий)				всех	резо
наторов;	V4=2276		мм3 — объем	пространства			взаимодействия;
ДК=633	мм3 — приращение объема			при перемещении кольцевой ко
ронки в полости и в канавке на глубину					4 мм	(на рис. 11.30			пока-

зано начальное положение коронки). Имея в виду, что Kv =1,5,

получаем

— =1,5 - ^ - 100 = 5 :4,4% .

Экспериментальное

значение

А/7/=5%.

Точно так же для рис.

11.31

имеем:

V=Vi + V2+V3+Vi.

Здесь

Vt = 1 250 мм3 — объем

торцевой

полости со

стороны

катодного

узла;

Уг = 740 мм3 — объем

торцевой

полости

со

стороны узла

наст

ройки;

Кз = 205

мм3 — объем

пространства

взаимодействия;

1Л,=

668

мм3 — объем

индуктивной

части

(отверстий)

всех

резонато

ров за

вычетом

объема

концевых

частей

штырей,

располагающихся

резонаторах.

Приращение

объема

при

перемещении

штырей

отверстиях резонаторов

на глубину

2,5 мм составляет 105 мм3 .

V=Vi+V2+V3+Vk=2№3

мм3 ,

у - = 1 , 5 - у -

100=5=5,5%.

Экспериментальное

значение

Af/f = 5%.

Абсолютная

величина ошибки

для наихудшего

из

трех

случаев

не превышает 15%.

П р о с т о та

оценки

д и а п а з о н а

перестройки

резонансной

частоты магнетрона дает основание рекомендовать дан ный метод дл я инженерной практики .

Г л а в а III

М А Г Н Е Т Р О Н Ы С Э Л Е К Т Р И Ч Е С К О Й Н А С Т Р О Й К О Й

1. Общие замечания

Электрически н а с т р а и в а е м ы е магнетронные генерато ры составляют большой класс и р а з л и ч а ю т с я по прин ципу работы и способу перестройки частоты, по конст


рукции и		д и а п а з о н у настройки,					по	р е ж и м у	работы		и
величине полезной мощности . С х е м а								к л а с с и ф и к а ц и и			на
с т р а и в а е м ы х			магнетронных		генераторов, п р е д с т а в л е н н а я
на	рис. 1.12,		не	исчерпывает		все	в о з м о ж н ы е			в а р и а н т ы
конструкций			магнетронов		с	электрической			настройкой.
Она подчеркивает л и ш ь физическое								различие	в	способах
настройки		магнетронов . Н а				рис. III . 1 представлена бо
лее	р а з в е р н у т а я			к л а с с и ф и к а ц и я			электрически			настраи

ва е м ы х магнетронных генераторов .

Вмагнетронах с электрической настройкой пере стройку частоты осуществляют изменением п а р а м е т р о в среды (диэлектрической постоянной е, магнитной про-

Настройка,

электронными,

потоками.,

пронизывающими

дополнительный полый контур

Настройка

электронными

потоками,.

управляемыми В диодных промежутках резонаторы

олока-дополни - тельные катодь\

Настройка элек тронными потока ми, управляемыми 8 диодном проме жутке связки-^ дополнительный катод

Настройка		Настройка	Настройка	Настройка
электронными		Настройка	Настройка	стержневых
потоками,		изменением	изменением	магнетронов
пронизываю		анодного	анодного	напряжением
щими	щели	тока	напряжения
резонаторов				(митроны)
				(митроны)

Электрическая				Электрически		Электри	ческа	я
настройка		магнетро		настраивае	настройка		магнетро
					нов	изменением		пара
нов	изменением			мые маг нет
					метров		основного
параметров		дополни		ронные
					электронного			потока
тельных	электронных			генераторы
						(электронная
	потоков
						настройка]

						1
Настройка				Настройка	.	Настройка
изменением			с	магнетронов	магнетронов с		плавно
параметров		6)		разомкнутыми	изменяющимися
среды	(e,jz		замедляющими		параметрами
				системами	резонаторов