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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 160

Скачиваний: 0

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

пользовании фазовым методом частота, соответствующая точке переги­ ба фазовой характеристики, часто отождествляется с резонансной ча­ стотой магнетрона. Из свойств асимметричных систем (см. гл. I), однако, вытекает, что в общем случае, когда остаточная реактив­ ность при резонансе не скомпенсирована, резонансная частота маг­ нетрона, определяемая по минимуму КСВН, не соответствует точке перегиба па фазовой характеристике и смещается от нее в индук­ тивную или емкостную область. Поскольку наклон фазовой характе­ ристики при переходе из индуктивной области в емкостную заметно меняется, то указанное отождествление резонансной точки с точкой перегиба может привести к грубым ошибкам в определении величины внешней добротности магнетрона. Поэтому при пользовании фазо­ вым методом необходимо независимым способом определить поло, жение резонансной точки на фазовой характеристике и определять крутизну характеристики в этой точке, а не в точке пепегиба. При малой величине реактивности, вносимой выходным устройством в ко­ лебательную систему магнетрона, указанные точки на фазовой ха­ рактеристике практически не расходятся.

Положение резонансной точки на фазовой характеристике для незапаянного магнетрона может быть определено либо по минимуму КСВН, либо по максимуму проходящего сигнала, либо, наконец, по максимальной интенсивности осциллограммы поля; для запаянного магнетрона оно может быть определено только по минимуму КСВН.

Н е с м о т р я на ря д недостатков, статический фазовы й метод имеет одно существенное преимущество перед другими методами измерения добротности магнетронов . Оно состоит в том, что это, пожалуй , единственный ме­ тод, который позволяет измерять очень низкие величины внешней добротности (порядка нескольких единиц) с вы­ сокой точностью.

11. Определение внешней добротности магнетрона по смещению узла стоячей волны в линии динамическим

методом

Соотношение (VIII . 18 ) позволяет быстро и с доста­ точно высокой точностью определять внешнюю доброт­

ность магнетрона,

когда резонансная частота

fo извест­

на. В этом случае,

з а д а в а я для величины А/

определен­

ное значение и измеряя соответствующее этой величине значение А/, можн о производить вычисление величины Q BH ПО следующей простейшей формуле:

 

Qnn~K/Af,

(VIII . 19)

где K=nf0Al/lB—

заране е подсчитанный коэффициент .

М о ж н о было

бы задат ь величину

А/, а измерять ве­

личину At. Однак о опыт показывает, что при динамиче ­ ском методе более удобно з а д а в а т ь величину А/.

293

П р е и м у щ е с т в а данного метода вырисовываются при

измерении добротности магнетронов с механической

на­

стройкой. У д и а п а з о н н ы х

магнетронов

добротность

Q B H

обычно контролируется

на

дискретных,

з а р а н е е

извест­

ных частотах . Если при

этом рабочий

д и а п а з о н

состав­

ляет 5—6%,

то

измерения

добротности производятся

обычно

на

трех

частотах,

соответствующих

ЯдЛ . Д л я

магнетронов с большим д и а п а з о н о м перестрой-

Рис. VIII.12. К определению внешней добротности магнетрона по смещению точки провала на динамической резонансной кривой.

ки частоты число

контролируемых точек

соответственно

увеличивается . П

р о ц е д у р а определения

добротности по

данному методу состоит в следующем . Пусть д л я кон­

кретного

магнетрона

з а р а н е е известны

контролируемые

точки, например Кор,

Кр и А,д л . Тогда, вычислив соответ­

ствующие значения /о и К

и з а д а в д л я

этих

точек одно

и то ж е

значение

А/,

получим три

значения

д л я коэф ­

фициента

К:

/Скор,

Kcv

и Д'дл. Д л я быстроты

определения

добротности

зависимость

( V I I I . 1 9 )

удобно

представить

графически в виде отрезков

гиперболы .

 

 

 

Н а с т р о и в

генератор на

з а д а н н у ю

волну

и

установив

зонд измерительной линии

в положение,

соответствую­

щее м а к с и м у м у стоячей волны в линии при отстроенном магнетроне, перестраивают механизм настройки до тех

пор,

пока на э к р а н е

о с ц и л л о г р а ф а

появится

динамиче ­

ская

резонансная

к р и в а я

с х а р а к т е р н ы м

п р о в а л о м на

резонансной

частоте.

 

 

 

 

 

С м е щ а я

зонд

измерительной линии от

его

первона ­

чального положения

/о на

величину

±А1/2,

с п о м о щ ь ю

294

частотной

метки определяют величину

Af. Величину Qm

вычисляют

по ф о р м у л е ( V I I I . 19) или

находят по графи ­

ку.

Рис. VIII.12 иллюстрирует описанную процедуру измерения вели­ чины Af и, следовательно, величины Q B H . Стрелками на рисунке

показано направление перемещения частотной метки для крайних

положений

зонда. Так,

например,

для

fо =

5 ООО

МГц,

Хв=7,8

см,

Л/ = 0,6

см

коэффициент

/(=1210.

Это

означает,

что

при 0 В Н

=

= 300 величина &f~4

МГц. С

помощью эхо-бокса такие величины

Af могут

быть измерены с точностью ±0,5%.

 

 

 

 

Опыт

показывает,

что

с у м м а р н а я

о ш и б к а

измерения

внешней

добротности

по

д а н н о м у

методу

составляет

±2 % .

12.Методы обнаружения паразитных колебаний

вузлах магнетронного генератора

П а р а з и т н ы е колебания, не п р и н а д л е ж а щ и е к нор­ м а л ь н о м у спектру видов колебаний многорезонаторной системы магнетрона, могут иметь самое различное про­ исхождение . Это могут быть собственные колебания узлов выходного устройства, м е х а н и з м а настройки и ка­

тодной

ножки, торцевых полостей

и пр. [1]. Н а

практике

очень

в а ж н о уметь о б н а р у ж и в а т ь

т а к и е резонансы про ­

стыми

средствами . Сущность одного из методов обнару ­

ж е н и я

резонансов состоит в следующем .

 

 

 

Анодный блок

исследуемого магнетрона

выполняется

в

виде

заготовки

с выходным резонатором

и монтирует­

ся

с р е а л ь н ы м и у з л а м и выходного

устройства,

катодной

н о ж к и

и настройки . П а р а з и т н ы е колебания

о б н а р у ж и в а ­

ются на панорамной измерительной установке . Схема

установки представлена

на

рис. V I I I . 13

[169]. Если

зон-

д о в а я

головка 6 измерительной линии 4

о б л а д а е т высо­

кой чувствительностью

в широком

д и а п а з о н е

частот,

то

д а ж е

при слабой

связи

выходного

резонатора

с у к а з а н ­

ными

у з л а м и и

полостями

о к а з ы в а е т с я

в о з м о ж н ы м

за­

фиксировать частоты практически

всех п а р а з и т н ы х

.коле­

баний «нерезонаторного» происхождения .

 

Д р у г и м простейшим методом,

п о з в о л я ю щ и м с

высо­

кой достоверностью установить частоты п а р а з и т н ы х ко­ лебаний «нерезонаторного» происхождения, я в л я е т с я метод ф а з о в ы х характеристик . Сущность этого метода

состоит

в следующем .

 

 

 

Д л я

реального

анодного блока

без узлов

катодной

н о ж к и

и настройки

в широком

д и а п а з о н е частот снима­

ется ф а з о в а я характеристика .

З а т е м

анодный

блок мон-

295

тируется с у з л а м и катодной ножки,

настройки

и выход­

ного

устройства. Ф а з о в а я

х а р а к т е р и с т и к а снимается сно­

ва и

н а л а г а е т с я на ранее

снятую.

 

 

О б л а с т и аномального поведения

ф а з о в о й х а р а к т е р и ­

стики собранного магнетрона на фоне фазовой

х а р а к т е ­

ристики анодного блока у к а з ы в а ю т

на присутствие в ре-

Рис. VIII.13. Схема установки для обнаружения паразитных колеба­ ний в торцевых полостях, в узлах выходного устройства, катодной ножки и механизма настройки магнетрона (катодная ножка и меха­ низм настройки иа рисунке не показаны):

/ — а н о д н ы й блок; 2 — о с л а б и т е л ь ; 3 — г е н е р а т о р , с в и п и р о в а н н ы й п о ч а с т о т е ; 4 — и з м е р и т е л ь н а я л и н и я ; 5 — в ы х о д н о е у с т р о й с т в о ; 6 — ш и р о к о п о л о с н а я го­

л о в к а ; 7 — о с ц и л л о г р а ф ; 8 — д и н а м и ч е с к а я р е з о н а н с н а я

к р и в а я п а р а з и т н о г о

к о л е б а н и я ; 9 — в о л н о м е р .

 

альном магнетроне п а р а з и т н ы х колебаний

«нерезонатор -

ного» происхождения .

 

З а м е т и м , что данный метод позволяет

о б н а р у ж и т ь и

изучить природу п а

р а з и т н ы х колебаний

не только в маг­

нетронах, но и в

других приборах

С В Ч , например

в мощных клистронах . В некоторой степени метод фазо ­

вых

характеристик

является

универсальным

методом

исследования

приборов

С В Ч .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. Методы

исследования ВЧ поля в пространстве

 

 

 

взаимодействия

магнетрона

 

 

 

 

 

 

З а д а ч а исследования распределения

ВЧ

полей

в

за­

мкнутых о б ъ е м а х сложной конфигурации имеет

в а ж н о е

практическое значение. К решению этой

з а д а ч и

о б р а щ а ­

лись

многие исследователи, в

том

числе Д ж .

Слэтер

и

Л .

М а й е р [170],

С.

И.

Тетельбаум,

Г.

И. Г л а д ы ш е в

и

Г.

Н .

Р а п п о п о р т

[171,

172], В.

И. Калинин,

Г. М .

Гер-

штейн и др . [173—175],

В. С. Л у к о ш к о в ,

А.

С.

Б о н д а р е в

и

Б . Н . Ш в е ц о в

[176, 177], В. П. Сазонов и

В.

В .

Пухов

[10, 178], М . М . Филиппов, А.

Н . Б у к и н

и

А.

Э. И с а е в

[179].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 96

П р и м е н и т е л ь но к

магнетронам

эта з а д а ч а не только

имеет

познавательное

значение, по

и составляет

в а ж н ы й

этап

в процессе их

р а з р а б о т к и

и массового

выпуска .

З н а н и е распределения

полей на частотах различных ви­

дов колебаний «холодного» магнетрона помогает разра ­ ботчику правильно интерпретировать результаты его ди­

намических испытаний. Особенно это

в а ж н о , когда

для

получения л а б о р а т о р н о г о о б р а з ц а ,

удовлетворяющего

техническому з а д а н и ю , р а з р а б а т ы в а ю т с я

и сравнивают ­

ся по выходным п а р а м е т р а м и х а р а к т е

р и с т и к а м

одно­

временно несколько конструктивных вариантов магне­ тронов.

З а д а ч а о с ц и л л о г р а ф и р о в а н и я

полей

в генерирующем

магнетроне

чрезвычайно сложна .

З а д а ч а исследования

полей в холодном

магнетроне более

проста, однако и

эта

з а д а ч а

при

ее

практическом

осуществлении имеет

свои

особенности

и

оригинальные

решения .

Х а р а к т е р распределения ВЧ поля в пространстве вза­ имодействия холодного магнетрона может быть установ­

лен неоднозначным о б р а з о м . Д л я

этой цели, например,

в 1948 г. автором был предложен

и практически

осуще­

ствлен

так

н а з ы в а е м ы й «метод

диэлектрической

пла­

стинки»

[176,

189]. Сущность этого

метода состоит

в

сле­

д у ю щ е м .

 

 

 

 

 

Ванодное отверстие исследуемого анодного блока

вводится имитатор катода с

р а з м е р а м и , р а в н ы м и разме ­

р а м

реального

катода . З а т е м

анодный блок

в о з б у ж д а е т ­

ся

на одной

из его резонансных частот,

например на

частоте я - вида колебаний . Поочередно вводя диэлектри ­ ческую пластинку в щели резонаторов и к а ж д ы й р а з фиксируя либо величину смещения резонансной частоты анодного блока или минимума стоячей волны в линии

передачи, либо

величину

изменения

К С В Н ,

либо, нако ­

нец, величину

изменения

добротности Q B H , м о ж н о

по­

строить

кривые,

которые

одинаковым образом будут

от­

р а ж а т ь

х а р а к т е р распределения В Ч

поля в

пространстве

взаимодействия

исследуемого магнетрона .

 

 

Д а л ь н е й ш е е

усовершенствование

метода

диэлектриче­

ской пластинки сводится к автоматизации процесса из­

мерений. С этой целью диэлектрическая

пластинка

ж е ­

стко укрепляется на имитаторе катода,

в р а щ а ю щ е м с я

синхронно с лучом осциллографа .

П р и

этом

на

вход

усилителя о с ц и л л о г р а ф а с круговой

разверткой

подается

видеосигнал либо от простейшей индикаторной

головки,

20—453

297

Смотрите также файлы