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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 207

Скачиваний: 0

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

с т и ж и м ые величины коэффициента усиления в Р У М бо­ лее высокие, чем в СМ .

2. Полоса синхронизации С М не может быть полно­

стью

использована,

так как работа

на к р а я х

полосы не­

ж е л а т е л ь н а

из-за

неустойчивости

р е ж и м а

синхрониза­

ции,

а работа за пределами полосы вообще

исключена.

Р У М

может

работать в полосе частот, значительно пре­

в ы ш а ю щ е й полосу частот, ограниченную уровнем поло­

вины мощности

(от м а к с и м а л ь н о й ) . П р и

этом

за

преде­

л а м и расчетной

полосы частот наблюдаетс я л и ш ь спад

выходного сигнала; автоколебания

ж е

с частотой,

отлич­

ной от частоты входного сигнала,

не

появляются .

Поло ­

са

частот усиливаемых колебаний

в Р У М

ограничивает­

ся

в основном

разделением видов

колебаний по

частоте

и по н а п р я ж е н и ю возбуждения и

при

хорошем

разделе ­

нии может быть расширена за счет уменьшения

вели­

чины внешней

добротности. П р и

использовании

симме­

тричных выходных устройств внешняя добротность си­

стемы может

быть понижена

до нескольких

единиц.

Р а с ш и р е н и е

ж е

полосы

синхронизации в С М

за счет

уменьшения

величины

внешней

добротности

приводит

сначала к ухудшению стабильности его работы и в ко­

нечном

итоге

к

переходу

в р е ж и м

Р У М . Т а к и м

образом,

полоса

рабочих

частот

 

в

С М

принципиально

меньше,

чем

в

Р У М .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Р У М м о ж е т генерировать шумовые колебания на

фронтах импульса

при

/ 5 В х = 0

и

собственные

шумовые

колебания при

снятии

внешнего

ВЧ сигнала . Напротив ,

в СМ, как в генераторе с более

 

высокой

добротностью,

могут

наблюдаться,

кроме

того,

 

интенсивные

собствен­

ные

шумовые

колебания

на

границах полосы

захват а

при

больших

уровнях

мощности

 

входного

сигнала

и во

всей

полосе з а х в а т а при

м а л ы х

уровнях

мощности

Рвх-

Таким образом, при прочих равных условиях уровень шумов в С М выше, чем в Р У М .

4. П р и

совместной

работе с

з а д а ю щ и м

генератором

Р У М

вносит меньше

 

помех в радиотехническое устрой­

ство,

чем

СМ . Так,

например,

при пропуске

импульса

з а д а ю щ и м

генератором С М будет генерировать колеба ­

ния

собственной частоты, которая, вообще говоря, мо­

жет

заметно отличаться от частоты входного сигнала,

в то

время

как Р У М

при этом

будет генерировать

сиг­

нал

шума,

который

по уровню

мощности

на

25—30

д Б

ниже

полезного сигнала.

 

 

 

 

К

недостаткам Р У М

в сравнении с С М

относятся:

б о л ь ш а я критичность

к

выбору р е ж и м а

работы; боль­

ш а я

чувствительность

к

рассогласованию

с

нагрузкой;

б о л ь ш а я склонность к сужению полосы частот усиливае­

мых колебаний при больших

величинах

анодного

тока,

т. е. при

приближении

к р е ж и м у

ограничения тока

эмис­

сии пространственным

з а р я д о м .

И м е ю т

место

т а к ж е не­

которые

неудобства,

связанные

с тренировкой

катода

в динамическом р е ж и м е : д л я тренировки катода

прихо­

дится вводить в систему внешний сигнал

для

осущест­

вления р е ж и м а вынужденных колебаний

или

ж е

рассо­

гласование Р У М с нагрузкой

д л я

осуществления р е ж и м а

автоколебаний .

 

 

 

 

 

 

 

Перечисленные недостатки, однако, могут не иметь

места в

конструкции

Р У М

с торцевым

 

эмиттирующим

и центральным неэмиттирующим или слабо эмиттирую ­

щим

катодами . Именно в таком

варианте конструкции

Р У М

найдут, по-видимому, применение на практике:

инжектированный

луч позволяет

в широких

пределах

у п р а в л я т ь величиной G0 и быстро определять оптималь ­

ный

р е ж и м

работы Р У М . К р о м е

того, стабильность,

дол ­

говечность

и

надежность таких

Р У М д о л ж н а

быть

вы­

ше,

чем Р У М

с

центральным

эмиттирующим

катодом .

8.

Дискретная

настройка. Магнетрон — электронный

 

 

 

 

переключатель

 

 

П р и конструировании магнетронов всегда стремятся создать наиболее благоприятные условия д л я возбужде ­ ния и стационарной работы магнетрона на одном-един- ственном виде колебаний и неблагоприятные условия — на нерабочих видах.

Возникает вопрос, я в л я ю т с я ли условия, при которых магнетрон эффективно работает на я - виде колебаний,

настолько «сильными», что он при тех ж е или

несколько

измененных условиях не с м о ж е т работать

на других

видах колебаний,

как на рабочих видах.

 

И с с л е д о в а н и я

специальных конструкций

магнетро­

нов, выполненные автором настоящей работы в 1956 г., позволили д а т ь утвердительный ответ на поставленный вопрос.

В идее о возможности создания электронного пере­

ключателя частоты магнетронного типа с

о д е р ж а т с я

сле­

д у ю щ и е в а ж н ы е д л я теории и практики

вопросы

[56]:

148

1)

поиск колебательных систем

с энергетически «рав­

ноправными» видами

колебаний;

 

 

 

2)

отыскание условий, при которых возможен «пере­

скок» с одного вида

колебаний на другой при плавном

или

скачкообразном

изменении

анодного

н а п р я ж е н и я ;

3)

поиск выходных устройств,

способных

обеспечить

приблизительно равномерную нагрузку д л я

многих

ви­

дов колебаний .

 

 

 

 

Простые физические с о о б р а ж е н и я подсказывают,

что

первый круг вопросов м о ж е т быть решен при исполь­ зовании систем с большим числом резонаторов, у кото­ рых виды колебаний слабо и равномерно разделены по частоте; второй круг вопросов — при использовании си­ стем, у которых виды колебаний не очень сильно разде ­

лены

по рабочему н а п р я ж е н и ю ;

третий

круг

вопросов —

при

помощи

широкополосных выходных

устройств с рас­

пределенными

связями .

 

 

 

 

 

И з

систем

с большим

числом

резонаторов

хорошо из­

вестны

так

н а з ы в а е м ы е

резонансные

«гребенки»

[57].

Р а с ч е т

и эксперимент,

однако,

показывают,

что

резо­

нансные гребенки не могут быть использованы д л я кон­

струирования

магнетронов — электронных

переключате ­

лей, так

как

д л я них виды колебаний

на

дисперсионной

кривой

р а с п о л а г а ю т с я неравномерно .

Н а п р и м е р ,

резо­

нансные

частоты приблизительно половины видов

коле­

баний гребенок типа «щель» или «щель-отверстие» с чис­ лом резонаторов Л^=50 настолько слабо разделены, что соответствующие им о с ц и л л о г р а м м ы поля просматрива ­

ются на экране

о с ц и л л о г р а ф а

к а к

одна

осциллограмма

неопределенной

формы . Те

ж е

виды

колебаний,

которые

хорошо р а з д е л е н ы

по

частоте,

как

рабочие виды

коле­

баний м а л о эффективны; д л я основных

пространствен­

ных гармоник этих видов колебаний рабочие

н а п р я ж е ­

ния о к а з ы в а ю т с я

слишком

высокими, а

н а п р я ж е н и я и

к. п. д. для «минус

первых»

пространственных

гармо­

н и к — слишком

низкими.

 

 

 

 

 

 

Поиски и сравнения различных типов

резонаторных

систем с нормальной и аномальной дисперсиями

приве­

ли к заключению,

что

в магнетроне — электронном

пере­

ключателе м о ж е т

быть

использована

резонаторная

система с аномальной дисперсией. Среди систем с ано­ мальной дисперсией наиболее известной и часто приме­

няемой является система типа

«встречные

штыри». Та­

к а я система, например, широко

применяется

в митронах

149

 

 

 

 

Рис. IV. 17. Конструкция

ре­

 

 

 

 

 

зонаторной

системы

типа

 

 

 

 

 

«встречные

бугели».

 

 

 

 

 

и Л О В М. О д н а к о в

 

 

 

 

мощных

 

электронных

 

 

 

 

переключателях

 

т а к а я

 

 

 

 

система

не

может

быть

 

 

 

 

использована из-за ее

 

 

 

 

низкой

 

электрической

 

 

 

 

прочности.

 

Пригодной

 

 

 

 

о к а з а л а с ь

система

ти­

па «встречные

бугели» (рис. I V . 17). Н а

 

рис. IV . 18

пред­

ставлены дисперсионные характеристики д л я

80-резона-

торной системы типа

«встречные

бугели»,

принятой

за

исходную

при

исследованиях .

 

 

 

 

 

 

 

 

Из дисперсионных характеристик следует, что виды

колебаний в такой системе приблизительно

 

равномерно

разделены

по

волне

и по

пороговому

н а п р я ж е н и ю :

со

стороны длинноволнового

участка

дисперсионной

кривой

разделение м е ж д у соседними видами колебаний

по

вол­

не составляет

приблизительно 0,1

см,

а

по

 

пороговому

н а п р я ж е н и ю — 1 , 0 к В .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Опыт показывает,

что в данной

системе я - вид,

будучи

самым длинноволновым и низковольтным видом коле­ баний, становится наименее конкурентоспособным л энергетически выгодным из всех видов колебаний длин­

новолновой

группы.

 

 

Один

из

л а б о р а т о р н ы х

образцов

магнетрона — элек­

тронного

переключателя

испытывался при следующем

р е ж и м е :

индукция магнитного поля

£ = 3 000 Гс; дли­

тельность импульса ^имп=1 мкс; частота посылок им­

пульсов

v = 1 000

Гц;

рабочее

н а п р я ж е н и е

магнетрона

иа

= 25,

27, 29,

31

кВ

на

видах

колебаний

л = 40,

38,

36,

34

соответственно.

П о

 

мере

повышения

(понижения)

анодного

 

н а п р я ж е н и я

магнетрон

поочередно

возбуж ­

д а л с я

и

 

стабильно

генерировал

колебания

на

 

волнах

^г4о = 9,55

см,

Ягз8=9,35

см,

Яг зб = 9,20

см,

Я г з4=9,05

см,

близких к резонансным волнам «холодной»

 

системы.

При этом

полезная

импульсная

мощность

Рп

магнетро­

на

была

 

приблизительно

одинаковой

д л я

к а ж д о г о

из

видов колебаний и составляла 60

кВт; к. п. д.

изменял ­

ся

в

пределах

3,5—6%.

 

Д а л ь н е й ш е е

повышение

анод­

ного

н а п р я ж е н и я

ограничивалось

р е ж и м о м

модулятора .

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Смотрите также файлы