Файл: Самсонов, Д. Е. Основы расчета и конструирования магнетронов. (Настройка. Стабилизация. Вывод энергии. Холодные измерения).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 167
Скачиваний: 0
О с н о в н ая Q - окружность представлена в виде окружно сти правильной ф о р м ы и несколько отличается от ре альной Q-окружности, которая из-за неточности измере
ния и графического построения, а |
т а к ж е |
из-за дисперсии |
|
волновода |
не является, строго |
говоря, |
окружностью . |
К р о м е того, |
из-за недостаточно хорошего |
разделения ви- |
|
|
(-1,0) |
|
|
Рис. VII 1.5. |
Графическое |
определение |
добротностей |
магнетрона |
Qo, |
||
QBH И Qh |
по методу двухполюсника |
с помощью |
Q-окружности |
и |
|||
|
|
|
Q-кривых: |
|
|
|
|
О — ц е н т р |
основной Q - о к р у ж н о с т и ; Р — р е з о н а н с н а я т о ч к а ; |
С — ц е н т р |
в с п о м о |
||||
г а т е л ь н о й Q - о к р у ж н о с т и ; Р' — т р а н с ф о р м и р о в а н н а я р е з о н а н с н а я т о ч к а ; ар — |
|||||||
« а н т и р е з о н а н с н а я » т о ч к а ; ар'— |
т р а н с ф о р м и р о в а н н а я « а н т и р е з о н а н с н а я » |
т о ч к а ; |
|||||
* * — т о ч к и |
п е р е с е ч е н и я в с п о м о г а т е л ь н о й |
Q - о к р у ж н о с т и |
с Q - к р и в ы м и ; |
||||
|
|
о—о—о — в ы б о р о ч н ы е э к с п е р и м е н т а л ь н ы е т о ч к и . |
|
|
дов колебаний по частоте .ветви Q - окружности в антирезонансной точке могут пересекаться и расходиться в про тивоположных направлениях .
Процедура определения относительных расстроек 1/А состоит в следующем.
Построив по данным табл. VIII.1 Q-окружность (основную), гра фическим путем находят ее центр О. Через центр О и через резо нансную точку р проводят пунктирную линию до пересечения с окружностью в точке ар (антирезонансная точка) и далее до пересе
чения с окружностью единичного радиуса. Определяют фазовое сме щение центра Q-окружности О относительно оси v=0 круговой ди-
280
аграммы. В данном случае величина смещения составляет 0,П. Опре делив КБ'ВН в центре основной Q-окружности О и повернув его
по часовой стрелке на величину указанного смещения, находят по ложение центра вспомогательной Q-окружности О' на оси и=0 .
Радиусом, равным радиусу основной Q-окружности, строят вспо
могательную |
Q-окружность |
и ориентируют |
ее так, чтобы |
точки р' |
||||
и ар' |
лежали на оси v = 0, |
причем последняя должна |
лежать ближе |
|||||
к полюсу круговой диаграммы, т. е. к точке |
(1,0). При этом предпо |
|||||||
лагается, что для малых интервалов |
изменения |
А, поворот |
центра О |
|||||
на угол 0,11 равносилен повороту всех точек основной |
Q-окружности |
|||||||
на тот же угол. |
|
|
|
|
|
|
||
Сориентировав вспомогательную |
Q-окружность симметрично отно |
|||||||
сительно оси У = 0, находят |
точки |
пересечения |
ее |
с Q-кривыми: |
||||
ai—Яг. 6i—бг |
и Si—s2 . |
|
|
|
|
|
|
|
Чтобы определить соответствующие этим точкам волны, необхо |
||||||||
димо |
каждую из них трансформировать |
обратно |
на |
основную |
||||
Q-окружность. Без большой погрешности можно |
принять, что в интер |
|||||||
вале |
между |
двумя соседними точками на |
основной |
Q-окружности |
приращение фазы коэффициента отражения линейно связано с при ращением длины волны в свободном пространстве.
Методом интерполяции находят абсолютные значения соответст
вующих расстроек: (ДА)о = 0,0115 см, (М)вп |
= 0,022 см и |
(ДА,)„ = |
= 0.0385. |
|
|
Итак, Q 0 «980; Q B „«510; Q„«300. |
|
|
Заметим, что расстройку (АЛ)Н можно |
не определять, |
а вычис |
лить значение Q „ по найденным значениям Qo и Q B H из соотношения 1/QH = I/QO+1/QBH - В этом случае Q „ ~ 3 3 0 . Расхождение составляет
10%, что вполне приемлемо для графического |
метода определения |
добротности. |
|
Величина Q H , определяемая по методу «трех точек» [163], равна |
|
270. Расхождение также составляет 10%. |
|
Г р а ф и ч е с к ие методы определения Qo, |
Q BH И Q„ мож |
но применять на практике без больших |
погрешностей, |
если вблизи собственной частоты исследуемого вида ко лебаний отсутствуют побочные резонансы; в пределах ширины полосы резонансной кривой полого резонатора
выходное устройство является |
частотно-нечувствитель |
|
ным; связь межд у генератором |
и исследуемым |
резона |
тором слаба . |
|
|
Усовершенствование техники |
построения Q - окружно |
|
сти на д и а г р а м м е комплексного |
коэффициента |
отраже |
ния могло бы значительно упростить применение графи
ческого метода. С этой |
целью |
может |
быть использован |
||||
осциллогра ф |
комплексных сопротивлений |
(см. |
рис. |
||||
V I I I . 1,6), |
на |
экран е которого |
автоматически |
вычерчи |
|||
вается |
Q - окружность . |
Достаточно |
снабдить |
экра н |
осциллографической трубки подвижны м целлулоидным
кругом с нанесенными на нем Qo-, Q BH - И |
Qn-кривыми, |
|
как |
вся громоздкость графического метода |
определения |
Qo, |
Q BH И Q H исчезает. Таки м ж е вспомогательным цел- |
281
л у л о и д н ы м кругом м о ж н о |
снабдить круговую |
д и а г р а м |
|
му на |
плоскости коэффициента о т р а ж е н и я , и |
тогда от |
|
падает |
необходимость |
в т р а н с ф о р м а ц и и |
основной |
Q - окружности |
и |
обратной |
т р а н с ф о р м а ц и и точек пересе |
|
чения вспомогательной Q - окружности с Qo-, |
Q B H - И Q H - |
|||
кривыми . В |
этом случае |
достаточно вспомогательный |
||
круг правильно |
сориентировать относительно |
Q - окруж |
ности и методом интерполяции определить величины со ответствующих расстроек.
О б р а т и м внимание на следующее обстоятельство: изза близости по частоте нерабочих видов колебаний к ра
бочему, |
а т а к ж е из-за |
потерь в выходном |
устройстве |
||
магнетрона его Q - окружность в антирезонаторной |
точке |
||||
не к а с а е т с я |
о к р у ж н о с т и |
единичного р а д и у с а . Это |
при |
||
водит к ошибке в определении добротностей |
магнетрона . |
||||
О ш и б к а |
эта |
обычно невелика (не п р е в ы ш а е т |
10%) . |
П р и |
необходимости читатель самостоятельно м о ж е т произве
сти оценку |
у к а з а н н о й ошибки, |
воспользовавшись |
соот |
|
ношениями |
и г р а ф и к а м и , |
приведенными в работе |
(164]. |
|
И з рис. |
V I I 1.5 видно, |
что |
Q - окружность охватывает |
точку согласования |
(центр |
круговой |
д и а г р а м м ы ) . |
Н а |
||||||||
практике, однако, |
в о з м о ж н ы |
случаи, |
когда |
Q - окружность |
||||||||
не охватывает |
точку |
согласования . Р а с с м о т р и м |
эти |
слу |
||||||||
чаи. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-й случай. Q - окружность |
о х в а т ы в а е т точку |
согласо |
||||||||||
вания . В |
л и т е р а т у р е |
т а к а я связь полого резонатора с на |
||||||||||
грузкой |
именуется к а к «связь в ы ш е критической». К С В Н |
|||||||||||
при резонансе |
а о = |
(3 )х= >0 |
равен |
отношению |
ненагру- |
|||||||
женной |
добротности |
Qo к |
внешней |
добротности |
Q B H , |
что |
||||||
х а р а к т е р н о д л я |
сильной |
связи |
резонатора |
с нагрузкой |
||||||||
(Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н и з к а я ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В д а л ь н е й ш е м |
т а к у ю |
связь |
будем |
н а з ы в а т ь |
«сильной |
связью». Случай сильной связи резонатора с нагрузкой легко распознается по монотонному перемещению мини
мума стоячей волны в направлении резонатора, |
когда |
||||||||
частота, |
и з м е н я е м а я в области существования |
колебаний |
|||||||
данного |
вида, увеличивается |
(см. т а б л . V I I I . 1). |
|
||||||
2-й случай. Q - окружность |
не |
о х в а т ы в а е т |
точку |
согла |
|||||
сования . |
В л и т е р а т у р е |
эта |
связь |
именуется |
к а к |
«связь |
|||
н и ж е критической». В |
этом случае |
К С В Н при |
резонансе |
||||||
Со |
равен |
отношению |
внешней |
добротности |
|
резонатора |
|||
Q BH |
К его ненагруженной добротности Q0 , что |
х а р а к т е р |
|||||||
но д л я слабой связи резонатора |
с |
нагрузкой |
( Q H |
высо |
|||||
282к а я ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
В д а л ь н е й ш е м |
т а к у ю |
связь |
будем н а з ы в а т ь |
«слабой |
|
связью», а |
связь, |
когда |
Q B H = Q O , — к р и т и ч е с к о й |
связью» . |
|
С л а б а я |
связь |
т а к ж е |
легко |
распознается по |
х а р а к т е |
ру перемещения минимума стоячей волны: с увеличе
нием частоты минимум |
стоячей волны сначала переме |
щ а е т с я в направлении |
исследуемого резонатора, затем |
fffofz
Рис. VI11.6. Зависимость положения минимума стоячей волны от частоты:
|
|
а — с и л ь н а я с в я з ь ; б |
— гкаб&я с в я з ь . |
|
|||||||
в обратном |
от него |
направлении |
(в |
направлении гене |
|||||||
ратора) |
и, |
наконец, |
приходит |
снова |
в |
первоначальное |
|||||
положение . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н а |
рис. |
V I I I . 6 |
оба |
вида связи |
представлены |
г р а ф и |
|||||
чески. И з рисунка |
находим |
значение |
резонансной |
часто |
|||||||
ты fo и значения частот fi и /2, соответствующих |
уровню |
||||||||||
половинной |
мощности |
на |
резонансной |
кривой |
резона |
||||||
тора . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
283