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

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

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

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