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

П о

значениям

у к а з а н н ы х

частот

определяется

вели­

чина

нагруженной

добротности Q„ согласно ф о р м у л е

Q H = / O / ( / I — Ы -

П о

величине н а г р у ж е н н о й добротности и

по

величине

К С В Н

при

резонансе оо находятся

осталь­

ные п а р а м е т р ы

нагруженного р е з о н а т о р а : Р о = Р н ( 1

+0*0),

QBH—QH(1

+

1/сТо),

T ) C =

Q H / Q B I I : = 0 ' O / ( 1 + О 0 )

ДЛЯ

СИЛЬНОЙ

связи

резонатора

с

передающей

линией

(рис.

VIII . 6,а)

И

Р о = Р н ( 1 +

1/о-0),

QBH=QH (1+0* O ),

T J C =

PH/PBII =

= О о / ( 1 + О о )

д л я

слабой связи резонатора с п е р е д а ю щ е й

линией

(рис. V I I I . 6 , 6 ) .

Н а

рисунке

отмечены

соответствующие

уровню

по­

ловинной мощности величины смещения минимума стоя­

чей

волны

Ad

от

положения

минимума

стоячей волны

d0

при

резонансе,

с в я з а н н ы е

с

К С В Н при резонансе

о 0

известными

соотношениями:

<vmffl

T^-[i"*«(^)+^r|

для сильной связи (рис. VIH.6,a) и

для

слабой

связи

(рис. V I I I . 6 , 6 ) .

Трудоемкость и сложность

измерения

добротности

по

методу

Р - о к р у ж н о с т и и

его модификации [см. соотноше­

ния

( V I I I . 9 )

и

( V I I I . 10)]

з а с т а в и л и

искать

на

практике

более

простые

и

менее

трудоемкие

методы

измерения,

когда

д л я

определения

добротности

магнетрона

в

обла ­

сти существования исследуемого вида колебаний непо­

средственно

измеряются

либо

только

К С В Н

а,

либо толь­

ко

ф а з а стоячей волны,

в ы р а ж а е м а я

в угловых

единицах

как

4 я с / Д в

или

в

относительных единицах к а к

d/X.

В

последующих

п а р а г р а ф а х

дается описание

некото­

рых вошедших в практику приближенных методов изме­

рения

добротности магнетронов .

7. Метод калиброванной нагрузки («нулевой»

метод)

В одном из вариантов метода двухполюсника

исполь­

зуется

двойной

тройник,

в Я - плечи которого

симметрич­

но включаются измеряемый магнетрон и

к а л и б р о в а н н а я

нагрузка . П р и этом измерительный генератор

включает ­

ся в несимметричное Я - плечо,

а

индикатор б а л а н с а

мос­

та

(или «нуль - индккатор»)

— в ZJ-плечо. Подробное

опи-

но комплексному входному

сопротивлению

магнетрона,

трансформированном у

в ту

ж е

плоскость

симметрии.

В этом случае индикатор мощности зафиксирует

балан с

моста (по

нулевому

уровню

сигнала,

поступающего

в Е-илечо).

Пр и баланс е моста на резонансной

частоте

магнетрона

con на экран е осциллограф а

появится

крива я

с характерны м резонансным

провало м (см. рис.

V I I I . 2 ) .

памма

(а),

динамические

резонансные

коивые

магнетрона

при ба­

лансе

моста

на резонансной частоте (ио(б) и на частотах

oi0 ±A(Ot

(в). Рисунок

иллюстрирует

процедуру

измерения

величин |Г 0 | , |Г\1,

Qu =

KQ',

(VIII.11)

где Q' = (Bo/2Awi;

К — численный

коэффициент; Дссн — произвольное

припяшение частоты.

Численный коэффициент К выбиоается в зависимости

от уровня

измеряемой величины Q„. Так, при Q„ = 500 коэффициент

К следует

брать больше 1 (например,

1,5), а при QH =100 — меньше

1 (напри­

мер, 0,3—0,5).

С величинами

|Г 0 | и

|Г,.| коэффициент К связан

следующим

соотношением:

| Г , р =

( Я 2 - г | Г 0 | 2 ) / ( 1 + / ( 2 ; ) .

(VIII.12)

Соотношение (VIII.12) позволяет графическим путем определять

значение величины

|Гч|, когда коэффициент К задан,

а

величина

| Го I определена по градуировочной

кривой.

В

в

Рис. VIII.7. К определению

нагруженной добротности магнетро­

на Q a по методу калиброванной нагрузки

(нулевой метод):

б — ф о р м а

д и н а м и ч е с к о й р е з о н а н с н о й

к р и в о й

при

б а л а н с е м о с т а

на

р е з о н а н с ­

ной

ч а с т о т е м а г н е т р о н а

соо; в — ф о р м ы

д и н а м и ч е с к и х р е з о н а н с н ы х к р и в ы х п р и

б а л а н с е

м о с т а

на ч а с т о т а х

и0 —Acoi и (Oo+Affli.

8.

Определение

нагруженной

добротности

магнетрона

по статической зависимости КСВН от частоты

Величину расстройки А н

и,

следовательно,

н а г р у ж е н ­

ную добротность Q H можн о определить по кривой, опи­

сывающей

зависимость К С В Н

а

от

частоты. Т а к а я кри-

иая

представлена

на

рис.

V I I I . 8 .

П р о ц е д у р а

определе­

ния

добротности

Q H по данной

методике очень

проста.

Д л я

нескольких

фиксированных

частот,

л е ж а щ и х

в области существования исследуемого вида

колебаний

магнетрона, измеряют

значения

К С В Н . П о

измеренным

значениям

К С В Н

строят кривую, подобную кривой, пред­

ставленной

на

рис. V I I I . 8 . П р и

этом

особенно

т щ а т е л ь н о

д о л ж н ы

быть

измерены значения

К С В Н на

резонансной

частоте /о и на частотах, близких

к

резонансной

частоте.

В а ж н о

т а к ж е

знать

значение

К С В Н

в д а л и от

резонанса

Оар-

01,2

Значения

К С В Н

определяются

из

соотношения

( V I I I .

13)

или из номограммы, представленной на

рис.

V I I I . 9 .

Определив

методом

интерполяции

значения

частот

fi

и

/г, находим

А н и QH .

Рис. VIII.8. К определению

нагру­

женной

добротности

магнетрона

Q„

по статической зависимости КСВН о

а — К С В Н

от частоты

/:

п р и

р е з о н а н с е

( f = / o ) ;

с , 2

—-

з н а ч е н и е

К С В Н

на ч а с т о т а х

f\ и

f2,

кото ­

р ы м на р е з о н а н с н о й к р и в о й

с о о т в е т с т в у е т

у р о в е н ь п о л о в и н н о й

м о щ н о с т и ;

а а р

—

К С В Н в д а л и от р е з о н а н с а ( К С В Н в а н т и ­

р е з о н а н с н ы х

т о ч к а х ) ; Q H

= 1/AH

=/0/(^2—fi).

//

10

'2

К р о м е простоты

д а н н ы й

метод о б л а д а е т

тем

преиму­

ществом, что при определении нагруженной

добротности

отпадает необходимость в измерении ф а з ы

стоячей

вол­

ны.

Д о с т а т о ч н о

л и ш ь

установить

х а р а к т е р

смещения

минимума на частотах, близких к резонансной

частоте

магнетрона /о, т. е. установить, какой случай

связи

(пер­

вый

или

второй)

имеет

место, после

чего

определение

величин Qo, QB n

и

ч

не

составит

особого

т р у д а .

К недостаткам

метода

относятся:

1.

Трудоемкость

процедуры

измерения

К С В Н

о

и

определения нагруженной добротности QH .

К а к отмеча­

лось

выше,

этот

недостаток

п р и с у щ

всем

статическим

методам

«холодных»

измерений.

Н е к о т о р о е

упрощение

у к а з а н н о й процедуры

м о ж е т

быть получено

по

методике,

описанной в работе [166].

2.

Неточности

метода,

в о з р а с т а ю щ и е

по

мере

роста

К С В Н

при

резонансе

0п. А н а л и з

источников

ошибок, воз ­

н и к а ю щ и х

при измерении

больших

величин

К С В Н , д а н

в работе

{167].

3. З а в и с и м о с т ь

результа ­

тов измерения

от

х а р а к т е р и ­

стики

детектора .

М е т о д и к а

измерения К С В Н ,

позволяю ­

щ а я

исключить

данный

не­

достаток,

подробно

описана

в работе

[168].

О п и с а н н а я в д а н н о м па­

р а г р а ф е

методика

определе­

ния

добротности

магнетро­

нов с

успехом

может

быть

применена

в

л а б о р а т о р н ы х

условиях, когда процесс из­

мерения

н е о г р а н и ч е н

п о в р е ­

мени

и когда К С В Н

при

ре­

зонансе

Оо

принимает

не

очень

большие

значения .

3

V

В

опытном

и

серийном

1 2

6

в

производствах

контролю

и

КСВН при

резонансе

измерению

подвергаются

Рис. VII 1.9.

Номограмма

для

сотни

и тысячи

э к з е м п л я р о в

однотипных

магнетронов .

определения

значений

КСВН

В

этом случае

ф а к т о р

време ­

о"|.2 по значению

КСВН

при ре­

зонансе 0"о-

ни

при выборе

методики

из­

мерения иногда

играет

реша ­

ющую роль,

а ускорение процедуры измерения может быть

достигнуто заменой

статического метода

измерения

полу­

женной добротности

Qo С р- П о усредненной

величине

Qo С р

и

по

измеренному значению о 0

определяются

QB „,

Q„ и

Н е

испытуемого магнетрона .

9.

Определение добротности

магнетрона

по динамической резонансной кривой

Часто

в р а с п о р я ж е н и и

р а з р а б о т ч и к а

имеется

стан­

д а р т н а я

измерительная линия с чувствительной и

широ ­

кополосной

зондовой

головкой

и стандартный

осцилло­

г р а ф

с разверткой,

синхронизированной

н а п р я ж е н и е м

о т р а ж а т е л я клистронного

генератора .

Схема

подобного

измерительного

устройства

пред­

ставлена

на рис. V I I I . 2 , а .

П р и

достаточно м а л ы х

уров-