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

стемы без пластинки Хо и с пластинкой Xi и

з н а я

(из

расчета

или

из

эксперимента)

величину

п р и р а щ е н и я

эквивалентной емкости

системы АС, определяем

эквива ­

лентные

п а р а м е т р ы

системы Сэ

и Ьд, а затем

и

волно­

вое сопротивление

рс эксп.

Точность

этого

метода

цели­

ком зависит от точности измерения резонансной

волны

системы

и от точности

определения

величины

п р и р а щ е ­

ния эквивалентной

емкости системы

А С

И з - з а

трудно ­

сти определения последней данный метод

не н а ш е л ши­

рокого распространения в практике .

П о методу двухполюсника волновое сопротивление

системы

рсэксп может быть определено двояко:

1) по

измеренным

величинам

внешней

добротности

Q BH И вносимого

сопротивления RbH',

2) по

измеренным

величинам

резонансной

частоты

системы

«о и по наклону

фазовой характеристики

в ре­

зонансной точке.

рс эксп

Точность

определения

дл я

обоих

в а р и а н т о в

ным. З а м е т и м , что п р я м

ы х

методов измерения волново ­

го сопротивления полых

резонаторов, в

том числе маг ­

нетронов, не существует.

5. Измерение ненагруженной добротности

Классическим методом

измерения

ненагруженной

стоты системы и ширины резонансной

кривой.

Ненагру -

ж е н н а я добротность

анодных

блоков

дл я

магнетронов

10-см д и а п а з о н а колеблется

в пределах

1 500—2 000,

д л я магнетронов 3-см д и а п а з о н а — в пределах

700—1 200.

Это означает, например, что при измерении

ненагру­

женной

добротности

анодных

блоков

10-см

д и а п а з о н а

приходится отсчитывать разности частот

порядка

1,5—

2 М Г ц

с достаточно

высокой

точностью.

Ц е н а

одного

деления

ш к а л ы у эхо-боксов 10-см д и а п а з о н а

составляет

20—30 кГц . П о э т о м у

точность

измерения ненагруженной

18*

275

ника.

В

этом

случае н е н а г р у ж е н н а я

добротность

Qo

определяется как

производный п а р а м е т р

через

н а г р у ж е н ­

ную

добротность

Qn или

внешнюю

Q m i

и К С В Н а при

резонансе.

В

процессе

серийного

выпуска

магнетронов

ненагру­

ж е н н а я

добротность, к а к

правило,

не контролируется

и

6.

Измерение добротности методом

двухполюсника

В первой главе настоящей работы приведены некото­

рые

частные

соотношения,

с в я з ы в а ю щ и е внешнюю до­

бротность резонаторной системы с ее

входной характе ­

ристикой д л я

данного вида

колебаний .

противления ZB X (co) и величиной расстройки

полого

резонатора (со/т)— (т/со).

Т а к и е соотношения

позволя ­

ют наглядно отобразить

результаты измерений

на кру­

согласно

выражению (1.1)

[2]

представляется

в следующем

виде:

^ %

+

ф -

(VIII.I)

При

резонансе второй

член выражения (VIII.I) много

меньше

первого члена и им можно

пренебречь:

z*x

1/Q.H

-f^=

, п

, °

\

.

( v i i i . i ' )

Поставим следующую

задачу.

следовательно,

величину

ненагруженной добротности

Q0 по формуле

Q0 = a)o/2|AcOo|. Назовем

эти кривые

условно

«Q-кривыми».

Положим,

для простоты, Z 0 = l ,

тогда

( V I I I . 1 )

примет вид

Из

уравнения ( V I I 1.3)

видно,

что оно содержит

только

один по­

стоянный параметр Qn.

( V I I I . 3 )

запишем

В величинах приращения частоты уравнение

так:

±Явх-2|Дш|/а>о«Хвх/<го.

(VIII.3')

Обозначая

величину

относительной

расстройки

2|Асо|/соо

через

До и полагая

Qo=l/Ao, находим искомые

уравнения

для Qo-кривых:

R*x = +XBX,

RBX=—X„.

(VIII.4)

На плоскости комплексного сопротивления Qo-кривые изобража­

ются в виде двух

полупрямых (так как RBX>0),

выходящих

из на­

чала

координат

под углом ±45°.

Уравнения С?Вн-кривых находим из совместного решения уравне­

ний

( V I I I . 2 )

и

( V I I I . 3 ) ;

- Х - ( ± А )

+ О ^ Щ ) = 0.

( V I I I . 5 )

Положив QB H =

1/ДВ Н '

находим

< + *В2Х

+ Х„ = 0, Rlx + Х2ВХ

- А'в х = 0.

[ ( V I I I . 6 )

Уравнения Qu-кривых находим из совместного решения уравне­

ний

( V I I I . 2 )

и

( V I I I . 3 ) ,

используя соотношение

1/QH = 1/QBH+ 1/QO*

+

*L

+

+ /?« =

0.

R2BX

+ Х2ВХ -

ХЕХ

+

Я „ = 0.

( V I I I . 7 )

Легко

убедиться, что в координатах

RBX, Хвх

QsH-кривые

явля­

ются

полуокружностями

радиуса

1/2 с

центрами,

расположенными

на оси ординат

в точках__0, +1/2

и 0, —1/2, а

Qn-кривые — дугами

окружности

радиуса V 2/2

с центрами,

расположенными

в

точках

—1/2,

—1/2/ и —1/2, +1/2/.

На плоскость

комплексного коэффици­

В координатах комплексного коэффициента

отражения

(и, v)

уравнения Qo-кривых имеют следующий вид:

^ 4 _ ( У 4 - 1 ) 2 = (^2~)2, и 2 + ( и — 1 ) 2 =

(/2~) г .

( V I I I . 8 )

19—453

277

Аналогичный вид

имеют уравнения Q B H - и

Qjj-кривых. На

рис. VIII.4 Q-кривые отмечены соответствующими индексами.

Рассмотрим

конкретный, пример.

В табл. VIII.1 приведены исходные данные для графического

построения на

круговой

диаграмме

функции входного

сопротивле­

ния магнетрона

10-см

диапазона,

возбуждаемого

при

колебаниях

Рис. VIII.4. Qo-, QBH- И <2н-кривые в плоскости

комплексного

коэф­

фициента отражения.

По данным табл.

VIII.1 на рис. VIII.5

построена функция

2вх = 2 в х ( ' А в о з д ) . Как

видно из рисунка, график

этой функции

пред­

ствующие значения добротностей

магнетрона Qo, QB n и

Qlz, необхо­

димо

правильно сориентировать

Q-окружность относительно Qo-,

QBH-

и

QH-КРИВЫХ и определить частоты в точках

пересечения

Q-окружности с соответствующей

парой Q-кривых.

в анодном блоке магнетрон при

колебаниях

вида

л

ведет себя на « з а ж и м а х »

элемента

связи, т. е. непосред­

ственно

на входе в систему, ка к последовательный коле ­

бательный контур. В этом с л у ч а е

Qm- и <Зн -кривые

со­

единяют

точки (0,

— и

(0,

+;')

с

полюсом

круговой

д и а г р а м м ы (рис. VI11.5).

Т а б л и ц а V I I I . 1

Экспериментальные

данные для графического построения

на круговой диаграмме функции входного сопротивления

магнетрона

10-см диапазона

Н о м ер

П о л о ж е н и е

Фаза к о э ф ф и ­

Д л и н а волны

циента отра­

экспери ­

минимума

К С В Н

К Б В Н

в в о з д у х е

жения

ментальной

стоячей в о л н ы

о

м и н ' в'

точки

отн. е д .

1

155

11,304

9,25

0,820

2

153

11,301

0,108

0,805

3

151

11,296

8,2

0,122

0,800

4

148,5

11,288

6,15

0,162

0,780

5

146

11,286

5,05

0,198

0,770

6

142

11,280

3,72

0,270

0,750

7

137,5

11,278

2,85

0,350

0,725

8

127

11,273

2,05

0,495

0,670

9

118

11,266

1,82

0.550

0,620

10

97

11,260

2,08

0,490

0,510

11

90

11,258

3,10

0,325

0,470

12

87

11,252

4,47

0,225

0,455

13

82

11,248

7,12

0,140

0,430

14

79

11,242

9,63

0,102

0,415

15

78

11,238

—

—

0,410

З а м е т и м , что при а н а л и з е

входных

х а р а к т е р и с т и к

па­

р а л л е л ь н о г о колебательного

контура

на плоскость

ком­

плексного коэффициента о т р а ж е н и я

удобнее

наносить не

сетку приведенных сопротивлений Явх,

Хвх, а

сетку

при­

веденных проводимостей G B X , Ввх.

В

этом

случае Q0-,

QBH- И QH-кривые ориентируются относительно Q - о к р у ж -

ности

т а к же , ка к и дл я последовательного

колебатель ­

ного

контура.

П о э т о м у

дл я

а н а л и з а

входных

бательным контуром и

п а р а л л е л ь н ы м

я в л я е т с я

чисто

ф о р м а л ь н ы м :

при з а м е н е ЯПк на

G B X и

Хвх на

Ввх

«все

соотношения

и графики

функций

сохраняются

неизмен­

ными .

Н а рис. V I I I . 5 представлены две Q - окружности .

О д н а

19*

297