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: 163
Скачиваний: 0
нях мощности, рассеивае мой в зондовой головке измерительной линии, ха рактеристику детектора можн о считать квадратич
ной. |
|
В |
тако м |
случае |
на |
||||
п р я ж е н и е |
на |
отклоняю |
|||||||
щих |
|
пластинах |
в |
к а ж д о й |
|||||
точке |
динамической |
резо |
|||||||
нансной |
кривой |
пропор |
|||||||
ционально |
мощности |
сиг |
|||||||
нала, |
|
переносимого |
пря |
||||||
мой |
и |
отраженной |
|
волна |
|||||
ми |
в |
линии |
передачи |
на |
|||||
частотах, |
л е ж а щ и х |
в |
зо |
||||||
не |
генерирования |
|
клист |
||||||
рона. |
|
|
Непосредственное |
||||||
измерение |
К С В Н |
|
по |
ди |
|||||
намической |
резонансной |
||||||||
кривой |
|
производить |
не |
удобно (из-за ограничен
ности |
р а з м е р о в |
э к р а н а |
|||
осциллографической |
труб |
||||
к и ) . |
П о л у ч а ю щ и е с я |
при |
|||
этом |
погрешности |
не мо |
|||
гут |
г а р а н т и р о в а т ь |
|
высо |
||
кую |
достоверность |
|
и вос |
||
производимость |
результа |
||||
тов |
измерения |
д а ж е |
при |
||
низких |
уровнях |
К С В Н . |
Поэтом у при определении добротности магнетрона
Рис. VIII.10. Форма динамической
резонансной кривой при положе нии зонда -в минимуме (а) и в ма ксимуме (б) стоячей волны:
^7 о |
и |
^ ' / о —величины .'вертикальных |
|||||
отклонений |
луча |
соответственно |
в |
мини |
|||
муме |
и |
в |
максимуме |
стоячей |
|
волны: |
|
^fi-i и P'fi |
|
а - в е л и ч и н ы |
вертикальных от |
||||
клонений луча |
на частотах f, |
и |
f2 . |
динамическим методом двухполюсника величины расстро ек удобнее и точнее определять не через величины К С В Н , а через величины отклонений луча осциллографической трубки в вертикальном направлении на резонансной ча стоте /о и на частотах f\ и [г, соответствующих уровню половинной мощности д л я статической резонансной кри вой, т. е. д л я резонансной кривой, снятой по методу че тырехполюсника .
В зависимости от удобства измерения величин рас строек динамическая резонансная кривая может быть снята при положении зонда в минимуме и в максимуме стоячей волны . Оба случая представлены на рис. V I I I . 1 0 .
289
Н е т р у д н о показать, что по динамической резонансной
кривой |
двугорбой |
(рис. |
V I I I . Ю,а) |
или |
одногорбой |
|||||||
(рис. V I I I . 10,6) |
ф о р м ы м о ж н о определить |
л ю б у ю |
из рас |
|||||||||
строек |
До, Двн или Д н , если |
известна |
величина |
К С В Н |
||||||||
при |
резонансе |
во- Та к ка к величина Д н больше величин |
||||||||||
Д В н и До, то при практической |
р е а л и з а ц и и |
данного |
мето |
|||||||||
да н а г р у ж е н н у ю |
добротность |
магнетрона |
рекомендуется |
|||||||||
определять через н е н а г р у ж е н н у ю и внешнюю |
добротно |
|||||||||||
сти. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В обозначениях рис. V I I I . 1 0 соотношения, |
позволяю |
|||||||||||
щие |
определить |
величины |
До и ДВ н, имеют |
следующий |
||||||||
вид: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fu* |
\ |
2 ( а 0 + |
I ) 2 |
|
|
|
(VIII.14) |
|
|
|
|
|
p h / Q . - U + ' . ) J |
+ |
|
|
|
|
|||
|
|
o - |
, |
— - |
- - |
|
•Si |
, |
|
|
( V I I I . 15) |
|
|
|
h А и |
10 + ° O ) 2 + ° 0 ] 2 |
|
|
|
|
|||||
при |
положении зонда |
в минимуме |
стоячей |
волны и |
||||||||
|
|
|
|
|
° Q [ ( 1 + ° O ) 2 + ° o i 2 |
|
( V I I I . 16) |
|||||
|
|
|
|
([(1 + 'о) + >о]2 |
+ 'о} |
К + 1 ) 2 |
||||||
|
|
|
|
|
|
при положении зонда в максимуме стоячей волны. По
скольку КСВН |
при резонансе |
а0 = ] / P ' f y p ^ , то из соот |
||
ношений (VIII . 15) и |
( V I I I . 16) |
следует равенство PfU2H |
||
Pjl2- |
З а м е т и м , |
что |
соотношения (VIII . 14) — (VIII . 16) |
описывают случай сильной связи магнетрона с передаю
щей линией. |
|
|
|
|
|
|
|
Процедура вычислений при определении |
добротностей |
||||||
Qo и Q B l t |
м о ж е т быть |
значительно упрощена, |
если |
поль |
|||
|
Т а б л и ц а |
VIII.2 |
зоваться |
г р а ф и к а м и , |
по- |
||
|
строенными |
по |
ф о р м у л а м |
||||
Величины отношений |
( V I I I . 1 4 ) — ( V I I I . 1 6 ) . |
Вели - |
|||||
{p*i,Jpto)Q0 |
и (ph,2,pi<)Qm |
чины отношений |
(Pf |
JPfJ, <?0 |
«0
1 |
1,60 |
1,60 |
2 |
1,80 |
3,46 |
3 |
1,88 |
6,40 |
4 |
1,92 |
10,36 |
5 |
1,94 |
15,30 |
и (Pf |
IP. ) |
дл я пяти |
зна |
||
ч у |
|
Го'^вн |
резонансе |
||
чений |
К С В Н |
при |
|||
( < т 0 = 1 , |
2, 3, 4 и 5) |
приведе |
|||
ны в табл . V I I 1.2. |
|
|
|||
П р и |
необходимости |
по |
|||
д а н н ы м т а б л . V I I I . 2 читатель |
|||||
может |
|
самостоятельно |
по |
||
строить |
универсальные гра- |
290
фики д л я |
быстрого |
определения |
|
величин |
расстроек |
До и |
|
|||||||||||||||||
Анн. З а м е т и м |
лишь, |
что |
при а—>-°о |
величина |
отношения |
|
||||||||||||||||||
(Pf JPf^Qo |
стремится |
к |
2, |
|
т. |
е. |
|
изменяется |
очень |
мед |
|
|||||||||||||
ленно. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Это с л у ж и т основанием |
|
к тому, |
чтобы при измерении |
|
||||||||||||||||||||
добротностей магнетрона по методу двухполюсника опе |
|
|||||||||||||||||||||||
рировать |
с величиной |
ненагруженной |
добротности |
Qo |
|
|||||||||||||||||||
к а к |
со |
средней |
величиной, |
|
контролируемой л и ш ь выбо |
|
||||||||||||||||||
рочно. |
М а с с о в о м у |
ж е |
контролю |
|
д о л ж н ы |
подвергаться |
|
|||||||||||||||||
н а г р у ж е н н а я |
Q H |
или |
в н е ш н я я |
QBU |
|
добротности |
(в |
зави |
|
|||||||||||||||
симости от специфики |
м е т о д а ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
В данной модификации метода двухполюсника удоб |
|
|||||||||||||||||||||||
нее контролировать величину внешней добротности. |
П р и |
|
||||||||||||||||||||||
этом |
точность |
|
измерений |
д л я |
добротностей |
QB H =100-r- |
|
|||||||||||||||||
300 |
не |
х у ж е ± 5 % . Б о л е е |
|
высокие |
точности |
могут |
быть |
|
||||||||||||||||
достигнуты при измерении внешней добротности по фа |
|
|||||||||||||||||||||||
зовым |
х а р а к т е р и с т и к а м |
магнетрона . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
10. Определение |
внешней добротности магнетрона |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
по наклону |
фазовой |
характеристики |
|
|
|
|
|||||||||||||||
П о л ь з у я с ь соотношениями |
(1.7) |
и |
(1.14) |
первой |
гла |
|
||||||||||||||||||
вы, |
м о ж н о |
получить |
простые |
п р и б л и ж е н н ы е |
ф о р м у л ы |
|
||||||||||||||||||
д л я |
определения |
величины |
|
внешней добротности магне |
|
|||||||||||||||||||
трона |
Q B H |
|
по |
методу |
двухполюсника, |
в |
котором |
Б зави |
|
|||||||||||||||
симости от частоты или длины волны в |
свободном |
про |
|
|||||||||||||||||||||
странстве |
|
X |
измеряется |
|
л и ш ь |
|
ф а з а |
стоячей |
волны . |
|
||||||||||||||
К С В Н |
при |
резонансе |
сч> в |
этом |
|
случае |
не |
измеряется . |
|
|||||||||||||||
П р о ц е д у р а |
определения |
добротности |
Q B |
H |
П О д а н н о м у |
ме |
||||||||||||||||||
тоду |
т а к ж е |
проста |
[189]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Д л я |
10—15 |
фиксированных |
частот |
(длин |
в о л н ) , |
ле |
|
|||||||||||||||||
ж а щ и х |
в |
области |
существования |
|
исследуемого |
вида |
ко |
|
||||||||||||||||
лебаний, например я - вида, относительно произвольной |
|
|||||||||||||||||||||||
плоскости |
|
отсчета |
определяется |
|
положение |
минимума |
|
|||||||||||||||||
стоячей волны |
d. |
З а т е м |
д л я к а ж д о й |
из |
фиксированных |
|
||||||||||||||||||
частот |
(волн) |
вычисляется |
|
д л и н а |
волны |
в |
волноводе |
Хв. |
|
|||||||||||||||
П о |
этим д а н н ы м |
строится |
ф а з о в а я |
х а р а к т е р и с т и к а . |
|
|||||||||||||||||||
Д л я |
удобства |
построения |
фазовой |
характеристики |
к |
из |
|
|||||||||||||||||
меренным |
|
значениям |
величины |
d |
п р и б а в л я е т с я |
некото |
|
|||||||||||||||||
р а я п р о и з в о л ь н а я |
величина |
AdQ, |
которая |
в сумме с вели |
|
|||||||||||||||||||
чиной |
d 0 |
при |
резонансе |
я в л я е т с я |
|
кратной |
половине |
дли |
|
|||||||||||||||
ны волны в волноводе Хв: |
|
(d0+Ad0)Дв |
= 0,5; |
1,0; 1,5 . . . |
|
|||||||||||||||||||
(do — р а с с т о я н и е |
минимума |
стоячей волны |
при |
резонан - |
' |
|||||||||||||||||||
се от выбранной |
плоскости |
о т с ч е т а ) . И с к о м а я |
величина |
|
291
внешней добротности |
Q B H о к а з ы в а е т с я |
пропорциональ |
||
ной крутизне фазовой |
характеристики |
в резонансной точ |
||
ке и вычисляется |
по ф о р м у л е |
|
|
|
|
<2Вн~0,36Л.о/2ЛА< |
|
(VIII . 17) |
|
д л я добротности, |
равной 150 и ниже, |
или |
по ф о р м у л е |
|
|
|
|
|
(VIII.18) |
д л я добротности, равной 150 и выше .
В формуле (VIII.17) и на рис. VIII.11 ДЛ есть абсолютная вели чина приращения длины волны в свободном пространстве Я, которой соответствует изменение фазы стоячей волны в линии на 20°; коэф фициент 0,36 равен приведенному значению реактивной составляю щей входного сопротивления в фазе стоячей волны 20°. В формуле (VIII.18) А1 есть малое смещение минимума стоячей волны, соот ветствующее малому изменению частоты / на величину А/ вблизи резонансной частоты /о-
К достоинствам фазовых методов определения добротности отно сятся их простота и независимость от характеристики детектора и других амплитудных характеристик измерительной линии и генерато ра. В статическом варианте этого метода в качестве индикаторного прибора зондовой головки может служить микроамперметр невысо кого класса точности, а в качестве измерителя частоты (волны) мо жет быть использован волномер с относительной точностью Ю - 3 . Однако в этом случае обнаруживается главный недостаток статиче ского фазового метода — трудоемкость, исключающая применение его при массовом выпуске магнетронов.
Основная методическая ошибка обусловлена тем, что при опре делении величины внешней добротности по фазовой характеристике не учитывается величина КСВН при резонансе Оо, от которой, оче
видно, |
зависит величина рас |
стройки |
Д в н . |
90'
\
20е Г -- Н - |
А Точка перегиба |
. |
К. |
-90'
Используя |
соотношение |
|||
(VIII.17), |
непосредственно |
по |
||
круговой |
диаграмме |
можно |
||
определить, что, |
например, |
для |
||
значения |
КСВН |
Оо = |
5 величи |
|
на указанной ошибки |
составля |
|||
ет 7%; с |
увеличением |
о 0 вели |
||
чина ошибки уменьшается, |
а с |
|||
уменьшением — возрастает. |
Ос |
новная же субъективная ошиб ка обусловлена тем, что при
Рис. VIII.11. К определению внешней добротности магне трона по фазовой характери стике:
X X X — э к с п е р и м е н т а л ь н ы е т о ч к и .
292