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

а р а к т е р и с т и ка

плавного т р а н с ф о р м а т о р а

сопротивлений

ипа неоднородной линии с произвольным

з а к о н о м

изме-

ения волнового

сопротивления по длине

линии

может

орматора,

если на

отрезке его длины,

равном

длине

лны в

волноводе,

у к л а д ы в а е т с я не

менее

15—20

чций.

Рис. VII.7.

К

оценке

точности

метода

ступенчатой аппроксимации

(Я = 3,2):

/) n=i;

2)

л = 8 ; 3)

л = 16; 4)

точное

р е ш е н и е .

Здесь

и

ранее

р а с с м а т р и в а л и с ь

т р а н с ф о р м а т о р ы ,

волновода . О д н а

к о во многих

случаях т р а н с ф о р м а т о р

сопротивлений с

плавным или

ступенчатым профилем

имеет ширину, р а в н у ю осевой длине резонаторной

систе­

мы. В этих случаях вдоль длины т р а н с ф о р м а т о р а

изме­

няются и волновое сопротивление и критическая

волна,

причем по независимым з а к о н а м .

стотных

характеристик л и ш ь

немногим осложняется и

является

д л я конструктора,

по существу, единственно

доступным методом расчета.

16—453

241

Рис. VI 1.8. К расчету частотных

характеристик

некоторых

типов

плавных трансформаторов:

а — в е р о я т н о с т н ы й , у = У о е х р ( — k x 2 ) \ б—экспоненциальный,

I/=IIQ exp

k(L—х)2\

в — л и н е й н ы й ,

y = yo(L—х),

линейный трансформатор

(сг^З в заданном

диапазоне волн).

Лучше

всех

согласован

(о—1,5)

экспоненциальный

трансформатор с

линей­

ным

показателем

степени

(у — у0 exp k(L—х)).

И з

всех типов т р а н с ф о р м а т о р о в наиболее подходя­

щим дл я магнетронов, перестраиваемых

в широком диа­

пазоне

частот, является, по-видимому,

вероятностный

т р а н с ф о р м а т о р сопротивлений

[101], д л я которого

L при­

близительно

р а в н а одной длине волны в

волноводе

A B ( L « X B ) ,

соответствующей

средней

волне

диапазона

настройки ХСр-

Д о п о л н я я

плавные т р а н с ф о р м а т о р ы

отрезками

низко-

омных волноводов регулярного сечения

со стороны, при­

м ы к а ю щ е й

к

выходному резонатору

анодного

б л о к а ,

ректировку соответствующих частотных

характеристик .

16*

243

сложных

переходов

В выходных устройствах

магнетронов (рис. V I I . 1)

переход, узел

фланцевого соединения и различного рода

согласующие

элементы (штыри, д и а ф р а г м ы ) , опорные

А

Б

в,ч>,ъ

\Ъ

z°'1

и.

..

202,2*2

иг

А

Б

чо

Lzo

Z01/^

Г' Z„,Xf

^'fxW

гогМг

2ог, *-г

и,

А

И

N

Б

г

Рис. VII.10. Представление реального коаксиально-волноводного пе­

рехода (а)

эквивалентным четырехполюсником (б,

в, г)

с парамет­

рами: б) Zu,

Zi2, Z 2 2 ; в) 9,

Ф, D; г) lt0,

/20,

п.

И н ж е н е р н а я

з а д а ч а

по

конструированию

у з л о в

ваку ­

умного уплотнения, коаксиально - волноводного перехода

и фланцевого соединения состоит в том, чтобы в

з а д а н ­

ном

д и а п а з о н е

частот

эти

узлы

были д л я

высокочастот­

ной

энергии прозрачны и

электрически

прочны.

Т а к а я

з а д а ч а может

быть решена, если в к а ж д о м

конкретном

случае установлена хотя бы качественная связь

м е ж д у

конструктивными п а р а м е т р а м и

переходного

устройства

и его э к в и в а л е н т н ы м и

п а р а м е т р а м и .

Р а с с м о т р и м

более

подробно

вопросы

расчета

коак -

переходах

обычно является ш т ы р е в а я

антенна,

замкну ­

тая

или не

з а м к н у т а я на

противоположную

(относитель­

но

входа

коаксиальной

линии)

стенку

волновода

(рис.

V I I .

1).

Д о

сих пор проблема учета реактивной составляющей

входного сопротивления

антенн р а з н ы х

ф о р м и

п о л о ж е ­

ва любого типа. С этой

целью необходимо л и ш ь

наиболее

р а ц и о н а л ь н ы м образом

представить переходное

устрой­

ваться общими соотношениями из теории

четырехполюс­

ников

и

экспериментальным

путем

определить

эквива ­

лентные

п а р а м е т р ы

такого четырехполюсника .

В ы д е л я я

вопросы

измерения

п а р а м е т р о в

магнетронов

и их выходных устройств в специальную

главу, приведем

здесь

без

вывода

общие

соотношения, с в я з ы в а ю щ и е ко­

эффициенты

о т р а ж е н и я

на входе

и

выходе

переходного

устройства

с его

эквивалентными

п а р а м е т р а м и

[3,

106].

Н а рис. V I I . 10

показано

типичное

переходное

устрой­

ство

магнетронного

генератора

(а)

и в о з м о ж н ы е

экви­

люсника без

потерь

(б,

в,

г).

В обозначениях

рис.

V I I . 10,6

искомые

соотношения

примут следующий вид:

->

р

Г 2

(jXUZ02

— Д — Z 0 1 Z 0 2

-[- jX22Z0l)

-f-

Г 2

( / ^ i i Z 0 2

— A + 2 0 1 Z o 2

—• /-"Y2 2 Z0 1 ) -|-

1Г'

==

r f i

(iXMZol

— А — Z 0 , Z o

2

+ jXuZ„s)

+

а —

Г ' ,

(/A" 2 2 Z 0 i —

Д +

Z 0 1 Z 0 2

— / A " n Z 0 S )

+

~Т~ (/^22^01 "f~ ^

ZolZ02

J Л l i Z 0 ; )

(V1I.20)

+

(/A'ajZo, + Л +

ZelZ9i +

j-XuZtf)

З д е с ь

Г ь

Г 2 — комплексные

коэффициенты

о т р а ж е н и я

в

сечениях

АА

и

ББ

при

передаче

энергии

слева

напра -

в о * ;

Г'ь

Г'г — комплексные

коэффициенты

о т р а ж е н и я

в

сечениях

АА

и ББ

при

передаче

энергии

справа

на­

лево;

А = Z^Zia.—Z2a=^2i2—-Xi

1^22-

В

обозначениях

рис.

V I I . 10,0

эти

соотношения

имеют

вид

f,

=

е /

ф

р +

г д е ~ "

,

(VII.21)

1 + 0 Г \ е ' ф

(VI1.22)

где

8,

Ф — ф а з о в ы е

углы;

Z) — действительное

число.

П о к а ж е м , что

соотношения (VII.21) и (VII.22)

путем

несложных преобразований могут быть получены из со­

отношений

( V I I . 19)

и

(VII . 20) . В самом деле,

обозначиз

через

m = XnZo2,

n = A ,

p = Z 0 i Z 0 2

и

q = Xz>Z0i,

соотноше­

ния

( V I I . 19) —i(VII.20)

можн о

записать

в виде

Г 1 = ' ( Л - Г а 5 ) / ( А - а д ,

(VII . 19')

Г ' 2

=

(A—r'iB)/(B—riA),

( V I 1.2

где

A=>(n—p)+j{m—q)\

В={п

+ р) +j(m

+ q)\

А =

=in—p)—j(m—q)

и

£=-(n

+ p)—j(m

+

q).

_ И м е я

в

виду,

что

^

=

И

| ехр

(/<р),

В=\В\

ехр

(/ip),

Б =

\В\ехр

( — /ф),

А = |Л | ехр

( — /ф),

е х р ( / я ) =

— 1 ,

и обозначая <р—\р_через

Ф, ф + г р — я — через

8

и

отноше­

ния

\А\I\B\

=

\А\I\B\—через

D,

из

соотношений

(VII . 19')

и

(VII . 20')

получим

соответственно

соотноше-