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

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

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. 6iбг

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 = >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

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