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

Мт = -

( V I I . 7 )

д ля петли в резонаторе и

М т = ^/21/7^+А"

(VII.8)

д л я петли над резонатором . П о с к о л ь к у д л я

магнетрон­

венство

i\,<h,

то

из (VII . 7) и (VII . 8) следует, что

коэф­

фициент

взаимоиндукции петли

н а д резонатором

Мпг

приблизительно в

два р а з а меньше коэффициента

взаи­

моиндукции

петли

в резонаторе

Мщ.

Рис. VII.2. К

расчету величины внешней добротности резонатора

в режиме вынужденных колебаний.

г д е A=(L —M^/L)

— индуктивность рассеяния петли связи; O > „ = 1 / K L C — р е з о н а н с н а я

частота

колебательчого контура в отсутствие внешних связей ( я п о л ю с " входного сопро­

тивления); ш ^ ш о

J

M^ILLa—резонансная

частота колебательного контура в

присутствии петли связи ( . н у л ь *

входного сопротивления);

L 2

n V L - M n > L u

<?»н „ = •

М„

Ус

Рис.

VII.3. К

расчету

величины внешней

добротности резонатора

в режиме собственных колебаний:

>,2

49 +

2

•L~L-

Мл

2

2

ЭР эр ' к эР'

эр'

ЭР'

Рэр

Ус

В

эквивалентной

схеме одиночного

(выходного)

резо­

натора влияние соседних резонаторов может

быть

учте­

но тем, что везде вместо коэффициента

самоиндукции

резонатора L подставляется величина L—2М

(где М —

коэффициент

взаимоиндукции

выходного

резонатора

с соседними

р е з о н а т о р а м и ) ,

а

величина

внешней

доб­

ротности

резонаторной

системы

Q B H C в ы р а ж а е т с я

через

величину

внешней

добротности

одиночного

резонатора

Q M P ка к

Q B H C ~ ^ V Q B H P -

Рассмотрим

конкретный

пример.

Пусть конструктивные

параметры

резонаторной

системы

/V, гр ,

w, I, h

известны, а волновое сопротивление

коаксиальной линии

Zo

задано:

/V=10, / = 0,4

см, гр

= 0,5

см, А=3,0

см,

да=0,2

см, Z0 =70

Ом.

Рассчитаем

параметры

петлевого

трансформатора

L a

,

Мп

для

такой

системы

и величину

внешней добротности QBH с-

С

этой

целью размеры

петли

связи гп

и dNV0B

сначала

задаем

из чисто конструктивных

соображений.

Пусть

г„=0,3

см, а £ ? П р о в

=

= 0,1 см. Тогда для коэффициента

взаимоиндукции

петли

в

резо­

наторе

Л1п

по

формуле

(VII.7)

получаем

М п = М п 1 « 1 , 1 3

нГн,

а для

коэффициента

самоиндукции

петли

L n

по

формуле

(VII.5)

получаем £ П О Т К Р « 7

НГН

или с

учетом экранировки

петли

в резо­

наторе

L n « 6 нГн. Зная

М п

и L n , находим

R*n

=

{Ml/L\)

Z 0 ^ 2 , 5 O M .

Для расчета

внешней

добротности

резонатора QBH р и системы

Q„H С

необходимо,

хотя бы

грубо, рассчитать эквивалентные

параметры

метров:

Z.~2,83 нГн; С « 0 , 5 2 пФ; р э р ~ 7 0

Ом; Х0~7,5

см.

Итак, QBH р=р э р / ^ в н =28,

a QBH О ~NQBB

р=280.

Расчетная величина

внешней добротности для

магнетронов

грузкой м о ж н о

сделать несколько замечаний:

1.

Обычно

в конструкции магнетронов

10-см

диапа ­

зона

применяются связки, э к в и в а л е н т н а я

емкость

кото­

тора. Если это учесть,

то дл я

р э р и QB H I p

получим

при­

близительно в полтора

р а з а

меньшие

значения,

чем

личин р с и N. В реальных

ж е конструкциях магнетронов

последние могут

варьироваться в ограниченных преде­

лах .

Уменьшение

величины

вносимого сопротивления ^ в н

наторе. Трудности возникают при увеличении Rm.

И з

формул д л я

коэффициента

связи

Kc.n = Mnf

У LnL

и ко ­

эффициента

т р а н с ф о р м а ц и и

по

н а п р я ж е н и ю

/CT,p = M n / L n

следует,

что

при

постоянной

величине

коэффициента

взаимоиндукции

Ма

(т. е. при

неизменной

п л о щ а д и

пет­

ли в резонаторе)

связь магнетрона с нагрузкой и,

сле­

довательно,

величина вносимого

активного

сопротивле­

ния увеличиваются с уменьшением коэффициента

само­

индукции

петли

L n

. Н а

практике

поэтому

всегда

стре­

мятся изготовить

петлю

связи из

утолщенной

проволоки,

сокой

(выше, чем по техническому

з а д а н и ю ) ,

а ресурсы

по

увеличению

коэффициента взаимоиндукции

петли Ма

за

счет

увеличения ее

п л о щ а д и (при неизменной площа ­

ди

резонатора) исчерпаны, то д л я уменьшения величи­

ны

Qsuc, применяются

дополнительные т р а н с ф о р м а т о р ы

сопротивлений

в виде

короткого

отрезка коаксиальной

противлением, а

т а к ж е в

виде плавных

или скачкооб­

р а з н ы х коаксиальных переходов от « з а ж и м о в »

петли

связи

к линии

передачи

стандартного сечения. Если и

т а к а я

мера о к а з ы в а е т с я

неэффективной,

то

применение

симметричного выходного

устройства

коаксиального ти­

па становится неизбежным . Впервые симметричная

регу­

л и р у е м а я связь

магнетрона с

коаксиальной

линией

при

помощи системы

петель

осуществлена

С. А.

З у с м а н о в -

ским в

1952 г. О р и г и н а л ь н а я

м о д и ф и к а ц и я

такой

связи

ником

в 1971

г. *•

4.

М о ж н о

у к а з а т ь , что для мощных высокостабиль ­

ротности Q № c

л е ж и т вблизи

значения

№• (N — число

резонаторов)

[87].

* Авт. свид.

№

331742. — «БИ»,

1972, № 9, с.

217.

согласованную на-грузку в том случае,

когда

величина

вносимого активного сопротивления R B

U приблизительно

равна

волновому

сопротивлению

системы

р с . П р и этом

предполагается,

что реактивность

элемента

связи, и

в частности петли

связи, м а к с и м а л ь н о

скомпенсирована

или, во всяком случае, величина вносимого

реактивного

сопротивления

Х В

Н составляет не

более

10%

от

величи­

ны R B U

( Г Л . I ) .

3. Расчет параметров волноводной

связи

магнетрона

устройствах

магнетронов, относятся

ступенчатые

транс­

ф о р м а т о р ы

(рис. VII . 1,н), частным

случаем

которых

волновый

т р а н с ф о р м а т о р

(рис. V I I . \ , м ) . Последний

рас ­

считывается

наиболее

просто

по

следующей

схеме.

П о

з а д а н н ы м

величинам Q B H o

и

р 0 определяется

величина

вносимого

активного сопротивления

R

B N -

При

весьма грубом

подходе к решению

поставленной

задачи

величину R M I м о ж н о отождествить

с входным

со­

противлением

четвертьволнового

т р а н с ф о р м а т о р а

ZBXI;B

(рис.

V I I .

1,м):

RB*

= Z B

I E B

= ZMZ0,

( V I

1.9)

где

Z 0

— волновое

сопротивление

стандартного

волново­

да

прямоугольного

сечения,

определяемое по

ф о р м у л е

( V I I . 2 ) ;

Zi — волновое

сопротивление

волновода Н-об-

разного

сечения.

Величина

Z 4 приближенно

может

быть

определена по

ф о р м у л е [3]

12(WTp/2j___

( V I I . 10)

^ - ( ^ о А к р н ) 2

З д е с ь

Хкрн — критическая

волна

волновода

Н - образ -

ного сечения,

о п р е д е л я е м а я через

п а р а м е т р ы

S,

hTp,

I и

d w

(рис.

V I I . \ , м )

по

следующей

приближенной

фор ­

муле:

Я к р Н

2*

( V I I . 11)