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: 212

Скачиваний: 0

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

Рис. V.2. Полый резонатор и вы­

ходное

устройство присоединены

к резонаторам

блока

через

один

(а)

и

к

соседним

резонаторам

 

 

анодного

блока

(б):

 

/ —

а н о д н ы й

блок;

2— к а т о д ;

3—по­

л о с т ь

р е з о н а т о р а ;

4 — п о р ш е н ь ;

5 —

В Ч д р о с с е л ь ;

6 — с и л ь ф о н ; 7 — д и а ­

ф р а г м а

с в я з и ;

8 — п е т л я

связи;

9 —

с в я з к и ;

10 — т р а н с ф о р м а т о р

с в я з и ;

/ / — м е м б р а н а ; 12 — е м к о с т н ы й в ы с т у п .

 

Теоретические и экспери­

ментальные

 

исследования

настройки

 

магнетронов

 

по­

лым

резонатором

были

 

вы­

полнены В. Н. Готгельфом,

Н. А. Белинским, Ю. Л .

0 6 -

разским и X. И. Спектором .

Типовая к р и в а я настройки

такого

магнетрона

представ­

лена

на

рис. V.3.

 

 

 

 

 

И з

рис.

V.3 видно,

 

что

с

погружением

 

поршня

в

полый

резонатор

 

относи­

тельно

некоторого

началь ­

ного положения длина вол­

ны

 

системы

увеличивает­

ся.

 

П р и

этом

к р и в а я

 

на­

стройки

 

носит

явно

выра ­

женный

нелинейный

харак ­

тер.

В

этом состоит

один

из

 

основных

недостатков

способов

асимметричной

на­

стройки

 

магнетрона

внеш­

ним

резонатором .

 

О д н а к о

опыт убеждает, что при на­

стройке

магнетрона

полым

резонатором

 

достигаются

такие высокие

стабильности

частоты, которые недостижимы

 

при

других

способах

ме­

ханической настройки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим решение этой задачи

по этапам,

обратившись

к кон­

кретному примеру.

Разрабатываемый магнетрон 10-см диапазона волн с быстрой перестройкой частоты (5 полных циклов перестройки в секунду)

174

Рис. V.3. Кривая настройки магне­ трона полым резонатором.

впределах ±2,5% от номинальной

частоты,

импульсной

мощностью

Рп

не

менее

 

300

кВт должен

устойчиво

и

-стабильно

работать

на

 

передаю­

щую линию длиной 6 м при КСВН

оконечной

нагрузки

о н = 1 , 5

и

при

изменении фазы нагрузки в пределах

360°. Тепловые уходы частоты при

перестройке

не

должны

превышать

3 МГц. Коэффициент затягивания ча­

стоты F

 

не

должен

 

быть

больше

12 МГц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При

 

повышенных

требованиях

к

стабильности

выходных

 

парамет­

ров магнетрона выбор способа на­

стройки

полым

резонатором

являет­

ся

вполне

оправданным.

 

 

 

 

Известных

из литературы [3,

4] сведений оказалось недостаточ­

но, чтобы безошибочно определить конструкцию резонаторной систе­ мы и полого резонатора для рассматриваемого случая. Опыт убедил, что для данного случая не могут быть использованы без корректи­

ровки размеров

анодные блоки серийно выпускаемых магнетронов

с фиксированной

волной или магнетронов с механической настрой­

кой без стабилизации частоты: при асимметричной настройке полым резонатором требуется гораздо большее разделение по частоте между

рабочим я-видом (Ця-видом)

и ближайшим к нему КВ-видом колеба­

ний (для системы со связками), так

как

между Ця-видом (п =

=N/2)

и видом с n=N/2—1

располагается

Кя-вид.

 

Из технологических соображений целесообразно конструировать

систему

с

резонаторами

типа

«щель-отверстие» — разноили

равно-

резонаторную систему со

связками.

 

 

 

В пользу разнорезонаторной системы говорят следующие фак­

торы:

 

 

 

 

 

 

 

—

при

одинаковой

длине волны

разнорезонаторная

система

имеет больший объем и, следовательно, более высокую ненагруженную добротность, чем система со связками;

— она более технологична, чем система со связками. Магнетрон разнорезонаторной конструкции имеет больший объем пространства взаимодействия и более развитую рабочую поверхность катода, чем магнетрон со связками.

Против использования разнорезонаторной системы имеются не менее веские доводы:

— при больших объемах торцевых полостей, чем в системе со связками, в диапазоне перестройки рабочего вида колебаний могут наблюдаться торцевые паразитные колебания, которые, как известно [1], дестабилизируют колебательный режим магнетрона;

•— более сильно, чем в системах со связками, проявляется «нуле­ вая» составляющая высокочастотного поля;

— при одинаковой отстройке от резонансной частоты анодного блока (внесением в систему заметных величин реактивностей)

175

Рис. V.4. Конструкция узла на

стройки

в

магнетроне

с

быстрг

 

 

перестройкой

 

частоты:

 

/ — д и а ф р а г м а с в я з и ; 2 — п о л о с т ь pt

н а т о р а ;

3 —

п о р ш е н ь ;

 

4 — В Ч

дросс

5 — т е п л о о т в о д ; 6 — к о р п у с м е х а н и

7 — н и к е л е в а я т а р е л к а ; 8 — ш т о к с

л и к о м ; 9 — п р у ж и н а ; 10 — с и л ь ф о »

в искаженном поле колебаний ви­

да я

симметричные

составляющие

малых

 

номеров

более

интенсивны,

чем в

системе

со

связками.

 

 

Уже первые эксперименты по­

казали

нецелесообразность исполь­

зования

разнорезонаторной

систе­

мы

для

осуществления

настройки

магнетрона

полым

резонатором

в диапазоне 5%: на краях диапа­

зона

перестройки

сильно

искажа­

лись

не только поля

нерабочих ви­

дов колебаний, но и поле рабоче­

го

вида (Ця-вида), вследствие

чего

эффективность

взаимодейст­

вия

электронного

потока

с

элек­

тромагнитным полем падала.

 

Оказалось, что разнорезонатор-

ная

система в сочетании с допол­

нительным полым

резонатором

(при асимметричной

связи)

может

быть использована для осуществления

эффективной настройки

и ста­

билизации частоты лишь в пределах 1—2%. В таких пределах изме­ нения частоты она предпочтительнее системы со связками. В более широких пределах изменения частоты предпочтительнее система со связками. Пожалуй, главным достоинством системы со связками перед разнорезонаторной системой является наличие в ней более

широких возможностей для управления спектром резонансных

ча­

стот и, следовательно, величиной разделения видов колебаний

у.

Попытки получить большое разделение по частоте за счет выбо­

ра меньшего числа резонаторов (например,

8) в

системе

со связка­

ми не

привели

к

желаемому

результату:

магнетрон

неустойчиво

работал и не отдавал необходимую

мощность,

так

как при

этом

катод

имел

недостаточно развитую

эмиттирующую

поверхность

(dK = 4,2 мм,

/гк =

14 мм).

X. И.

Спектором,

позволили

раз­

Исследования,

выполненные

работать высокостабильный магнетрон, резоиаторная система которо­ го в окончательном варианте имеет следующие параметры и харак­ теристики: число резонаторов iV = 12; связки — двойные двусторон­ ние (утяжеленные) без разрывов; длина системы Л=13 мм (<А,/5);

диаметра

анодного

отверстия

d a = 16,0 мм;

диаметр

катода dK =

= 9,0 мм;

волновое

сопротивление системы

р с = 4,5

Ом;

величина

разделения

ло частоте у =16%

(критическое разделение*

7К рят =

=14%).

*См. [3, гл. V I I I ] .

176

Конструкция

полого резонатора

й диафрагмы

связи видны из

'

''V.2,a: полый

резонатор

типа (радиальной линии снабжен в цент-

 

т

части подвижным

поршнем, диафрагма

связи

резонатора

 

- т.ным блоком имеет П-образную форму.

 

 

 

 

 

собранном

виде

конструкция

механизма настройки

показана

 

с. V.4. Пружинящий проволочный теплоотвод 5 сводит до мя­

 

ча тепловые уходы частоты (до 2—3 МГц).

 

 

 

 

J окончательном

исполнении полый резонатор

и диафрагма свя-

ч.меют следующие

конструктивные параметры:

диаметр

резона-

а

£>р = 49 мм; длина резонатора

Лр = 4,5

мм;

диаметр

поршня

i =

13,5

мм; ширина

щели

связи а ) д = 1 , 8 мм; длина

индуктивной

части диафрагмы

связи

/гд = 18,0 мм; ширина

индуктивной части ди­

афрагмы

связи 6 = 8,5

мм; ширина

средней

части

диафрагмы связи

a = ft=13,0 мм.

И д е а л и з и р о в а н н а я эквивалентна я схема анодного блока магнетрона с полы м резонатором представлена на рис. V.5,a. В ней не учтены собственные и вносимые

А

Рис. V.5. Эквивалентные схемы анодного блока магнетрона, связан­ ного с внешним резонатором через диафрагму связи:

а — п о л н а я ; б — п р и в е д е н н а я .

потери, а кроме того, связи межд у резонаторами анод­ ного блока . Однак о она удобна для качественного ана­ лиза входных характеристик системы в области сущест­ вования я - видов колебаний, а использованные в ней па­

раметры могут

быть рассчитаны элементарным

путем

Н а рис. V.6 представлены кривые входных яроводи -

мостей анодного

блока (Вм), диафрагм ы связи

(Вя) .и

12—453

 

177

полого резонатора

( — В р ) , рассчитанные

д л я

з а ж и м о в

АА

эквивалентной

схемы

рис. V.5 по

ф о р м у л а м

 

 

 

 

 

 

•

(К мА)2

 

 

 

 

(V.9)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В,

 

 

 

 

 

 

 

(V.10)

 

 

В*

 

 

о Р

-М-

 

 

(V.11)

 

 

 

 

 

 

 

Здесь ^ о м — р е з о н а н с н а я

волна

анодного

блока;

Лпд—

резонансная

волна

д и а ф р а г м ы

связи,

о п р е д е л я е м а я к а к

критическая

волна

волновода

П - образного

сечения;

tap

— резонансная

волна

радиального

резонатора,

опре­

д е л я е м а я графически

1[12].

 

 

 

 

 

/

'R

^г

Х,сн - — / 1 1. 13

 

 

 

 

 

в^вд

 

 

 

 

~Вр^

 

 

 

/

1

1

Рис. V.6. Кривые

входных проводимостей

анодного блока (Вю), диа­

фрагмы связи (В д )

и полого

резонатора

(Bp), рассчитанных для за­

жимов

АА

рис. V.5 по

формулам (V.9) — (V. 11).

178

Смотрите также файлы