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: 156
Скачиваний: 0
ся в качестве индикатора, заключается в том, что они допускают исследование распределения ВЧ поля в про странстве взаимодействия магнетрона л и ш ь при тех ви дах колебаний, которые достаточно сильно связаны с передающей линией. К р о м е того, чувствительность ин
дикатора находится в |
прямой |
зависимости |
от |
величины- |
||||||
К С В Н |
в измерительной линии (чем выше |
К С В Н , |
тем |
|||||||
выше |
чувствительность); |
н а и м е н ь ш а я |
чувствительность |
|||||||
метода |
имеет место в том случае, когда магнетрон |
при |
||||||||
резонансе согласован |
с передающей линией. |
|
|
|||||||
Достоинство данного метода состоит в том, что он |
||||||||||
позволяет о с ц и л л о г р а ф и р о в а т ь |
собственное |
поле резона |
||||||||
торной |
системы независимо |
от |
присутствия |
полей |
пара |
|||||
зитных |
колебаний |
торцевых |
полостей, |
узлов |
настройки |
|||||
и катодной н о ж к и |
и |
др . |
|
|
|
|
|
|
|
|
Преимущество |
метода |
реактивного |
зонда, |
в котором |
в качестве индикатора используется петля с детектором,
заключается |
в том, что он позволяет |
о с ц и л л о г р а ф и р о в а т ь |
|||||||
распределение ВЧ поля в пространстве |
взаимодействия |
||||||||
магнетрона |
при |
всех видах |
колебаний |
независимо |
от |
||||
степени |
связи их |
с передающей |
линией. |
|
|
||||
И м е ю щ и е с я недостатки метода обусловлены тем фак |
|||||||||
том, что |
петля |
индикатора |
• является |
дополнительным |
|||||
реактивным |
элементом, |
способным |
и с к а ж а т ь действи |
||||||
тельное |
распределение |
В Ч |
поля. |
|
|
|
|||
И н а ч е говоря, |
наличие двух |
петель связи (петли |
воз |
буждения и индикатора) приводит к перераспределению
ВЧ п о т е н ц и а л а |
по сегментам анодного блока, |
когда |
раз |
меры петель и |
их взаимное р а с п о л о ж е н и е в ы б р а н ы |
не |
|
удачно. П е т л я |
индикатора оказывается слабо |
связанной |
с возмущенным полем, т а к к а к реактивный зонд возму щает л и ш ь часть ВЧ электрического поля, которая про
висает |
в пространство взаимодействия . |
Д л я |
повышения чувствительности индикатора петлю |
связи приходится сильно связывать либо с отверстием
резонатора, |
либо с сегментом, либо со связкой. П р и этом |
появляется |
з а м е т н а я по величине емкость м е ж д у петлей |
и тем элементом, с которым она связана, и индикатор начинает реагировать и на магнитную, и на электриче
скую с о с т а в л я ю щ и е |
ВЧ поля. В результате резкие |
скач |
|
ки В Ч потенциала |
в индикаторе с к р а д ы в а ю т с я , |
что и |
|
наблюдается . Поэтому данный вариант метода |
реактив |
||
ного зонда следует применять на практике с |
большой |
||
осторожностью . |
|
|
|
302
П р о в е д е н н ый в настоящем п а р а г р а ф е анализ |
методов |
о с ц и л л о г р а ф и р о в а н и я ВЧ поля в пространстве |
взаимо |
действия магнетронов позволяет сделать следующие вы воды :
|
1. При активном |
зонде в |
конструкции |
В Ч |
головки |
||||||
д о л ж е н присутствовать катод |
как |
условие |
достоверно |
||||||||
сти |
качественных |
измерений. Д л я |
л а б о р а т о р н ы х |
иссле |
|||||||
дований может |
быть |
рекомендована |
ВЧ |
головка |
с пере |
||||||
м е щ а ю щ и м с я |
по |
длине анода |
зондом, |
а |
д л я |
цеховых |
|||||
контрольных |
измерений — ВЧ |
головка, |
представленная |
||||||||
на |
рис . |
V I I I . 1 |
5 |
[180]. |
|
|
|
|
|
||
|
2. Д л я |
ряда |
исследований, |
в том числе |
для |
цеховых |
контрольных измерений, с успехом может быть применен
метод реактивного зонда, в котором |
в качестве индика |
||||||||||
тора |
используется |
з о н д о в а я |
головка |
стандартной |
изме |
||||||
рительной |
линии. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3. |
О |
достоверности |
качественных |
измерений м о ж н о |
|||||||
судить по степени совпадения форм |
осциллограмм |
поля, |
|||||||||
снятых |
для |
одного |
и того |
ж е |
анодного |
блока |
метода |
||||
ми активного и реактивного |
зондов. |
|
|
|
|
||||||
|
|
14. Измерение параметров и характеристик |
|
||||||||
|
|
|
выходных устройств |
магнетронов |
|
|
|||||
Выходное устройство |
магнетрона |
является |
сложным |
||||||||
узлом |
конструкции |
магнетрона . Поэтому |
измерение, как |
||||||||
и расчет, |
п а р а м е т р о в |
и |
характеристик |
выходных |
устройств магнетронов производится по элементам с по
следующим контролем |
узла в целом. И з м е р е н и я |
слага |
|||||
ются |
из |
следующих |
этапов: |
|
|
|
|
1. |
Измерение п а р а м е т р о в и характеристик узлов |
ва |
|||||
куумного |
уплотнения |
и коаксиально - волноводных |
пере |
||||
ходов. |
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Измерение п а р а м е т р о в и характеристик |
трансфор |
|||||
маторов сопротивлений. |
|
|
|
||||
3. |
И з м е р е н и е |
н е к о м п е н с и р о в а н н о й (остаточной) |
ре |
||||
активности.. |
|
|
|
|
|
||
4. |
Измерение и контроль п а р а м е т р о в и характери |
||||||
стик |
выходных устройств в собранном виде. |
|
|
|
|||
5. |
Испытание узлов вакуумного уплотнения на элек |
||||||
трическую |
прочность. |
|
|
|
|
||
Р а с с м о т р и м |
последовательно специфику |
у к а з а н н ы х |
|||||
измерений. |
|
|
|
|
|
||
1. |
При |
р а з р а б о т к е |
выходного устройства д л я кон |
||||
кретного |
магнетрона |
конструктору в а ж н о знать |
такие |
т
э к с п е р и м е н т а л ь н ые |
характеристики, |
как |
зависимости |
|||
К С В Н и ф а з ы |
(на входе) узла от частоты |
в рабочем и |
||||
за п р е д е л а м и |
рабочего |
д и а п а з о н о в |
частот; |
наличие па |
||
разитных колебаний в рабочем и за |
п р е д е л а м и |
рабочего |
||||
диапазонов частот; |
наличие з а м е т н ы х потерь на |
отдель |
||||
ных частотах |
в рабочем |
д и а п а з о н е |
частот. |
|
|
|
У к а з а н н ы е |
измерения |
могут быть выполнены |
на уста |
новке, собранной по обычной схеме «генератор — волно
мер — ослабитель — и з м е р и т е л ь н а я |
линия — исследуемый |
узел — согласованная нагрузка |
(или к о р о т к о з а м ы к а - |
т е л ь ) . |
|
Рис. VIII.16. Принципиальная схема устройства для измерения экви валентных параметров б, Ф, D переходного устройства методом по
движного короткозамыкателя:
/ — . г е н е р а т о р ; |
2— о с л а б и т е л ь |
м о щ н о с т и |
; 3—измерительная |
л и н и я с |
п о д в и ж |
||
ной з о н д о в о й |
г о л о в к о й ; 4 — п е р е х о д н о е |
у с т р о й с т в о ; |
5 — к о р о т к о з а м ы к а т е л ь ; |
||||
|
|
|
6 — в о л н о м е р . |
|
|
||
Опыт |
показывает, |
что |
входные характеристики |
иссле |
|||
дуемого |
у з л а удобнее |
и |
точнее снимать |
статическим ме |
тодом при наличии согласованной нагрузки на конце из
мерительного тракта, а |
о б н а р у ж е н и е |
потерь |
и паразит |
ных резонансов в узле |
удобнее и |
точнее |
производить |
полуавтоматическим методом при наличии короткозамы кателя на конце тракта .
Если ж е необходимо знать точные значения К С В Н и ф а з ы исследуемого узла для фиксированных точек диа
пазона, то это может быть достигнуто |
статическим |
мето |
дом при использовании подвижного |
к о р о т к о з а м ы |
к а т е л я |
на конце тракта и гальванометра в качестве индикатор ного прибора .
|
В измерительной технике этот метод известен как ме |
||||
тод |
подвижного к о р о т к о з а м ы к а т е л я |
или |
метод 5 - кривой |
||
П54]. Н а рис. V I I I . 1 6 |
представлена |
п р и н ц и п и а л ь н а я схе |
|||
ма |
измерительного |
устройства по |
методу подвижного |
||
к о р о т к о з а м ы к а т е л я . П о л о ж е н и е к о р о т к о з а м ы к а т е л я |
5 |
||||
фиксируется относительно сечения ББ, |
а положение |
ми- |
|||
304 |
|
|
|
|
|
п й м у ма стоячей волны в измерительной линий — либо" относительно сечения АА, расположенного межд у мини мумом и исследуемым узлом, либо относительно сечения СС, расположенного левее минимума . Сечения АА, ББ к СС выбираются произвольно, однако всегда в однород ных участках измерительного тракта .
Используя соотношения (VII.21) и (VII . 22), |
можн о |
получить в ы р а ж е н и я дл я графического определения |
экви |
валентных п а р а м е т р о в исследуемого узла . В обозначе
ниях |
рис. V I I I . 1 6 эти в ы р а ж е н и я запишутся в следую |
щем |
виде: |
tg (-£-- Р . ' . ) = ! 4 т г tg ( 4 - + ^ } ( V I I L 2 0 )
tg ( 4 + P ^ ) : = r ^ 7 J i g ( 4 - + ^ ) - ( V I I I '2 1 )
В в ы р а ж е н и я х (VIII . 20) и (VIII . 21) величина рУг есть электрическая длина отрезка линии м е ж д у сечением ББ и короткозамыкателем , pVi — электрическая длина отрезка линии м е ж д у сечением АА и положением мини-
6
Рис. VIII.17. Зависимость фазы минимума стоячей волны от фазы короткозамыкателя:
а — зависимость (Vi от IV2, |
определяемая выражением |
( V I I I . 2 0 ) ; |
й —зависи |
||
|
мость |
Pi*, от |5;/г , |
определяемая выражением |
( V I I I . 2 1 ) . |
|
мума стоячей волны |
и p \ X i — электрическая длина от |
||||
резка |
линии |
м е ж д у сечением СС и положением |
миниму |
||
ма стоячей |
волны. |
|
|
|
|
Н а |
рис. |
V I I I . 17 |
зависимости (VIII . 20) и |
(VIII . 21) |
|
представлены |
графически. |
|
|
305
П а р а м е т р ы |
В, |
Ф |
определяются |
к а к |
|
координаты то |
|||||||
чек р , в которых |
S-кривые |
имеют |
м а к с и м а л ь н ы й |
угол |
|||||||||
наклона: |
|
( р 2 / 2 ) Р = - е / 2 , |
( р 1 / 1 ) я = ф / 2 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
для |
рис. V I I I . \ 7 , а |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
(рУ 2 )Я = |
- 8 / 2 , |
( р 1 х 1 ) Р = |
- Ф / 2 |
|
|
||||||
д л я |
рис. VIII . 17,6 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Собственный К С В Н |
о исследуемого узла |
определяется |
||||||||||
через угол наклона а |
касательной к |
S-кривой в точке Р |
|||||||||||
и через |
величину |
р а з м а х а 5 - кривой |
(d) |
по |
ф о р м у л а м |
||||||||
|
|
|
|
|
|
o = | t g a | |
|
|
|
|
( V I I I . 2 2 ) |
||
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
щ - ) |
- |
|
|
|
|
<VIII'23> |
где |
а и |
d в ы р а ж е н ы |
в |
градусах . |
|
|
|
|
|
|
|||
|
Значения К С В Н о, |
которые с достаточной д л я |
прак |
||||||||||
тики точностью м о ж н о определять |
при |
помощи |
метода |
||||||||||
подвижного к о р о т к о з а м ы к а т е л я , л е ж а т |
в пределах |
1,05— |
|||||||||||
15,00: при с < |
1,05 |
S-кривую |
трудно |
отличить от |
прямой |
линии, а при сг>15 трудно проследить за быстрым из менением ф а з ы минимума стоячей волны при небольших перемещениях к о р о т к о з а м ы к а т е л я .
2. П р и исследовании т р а н с ф о р м и р у ю щ и х свойств трансформаторов сопротивлений может быть применен
любой |
из |
рассмотренных |
в ы ш е |
|
методов |
измерений — |
|||||||
статический |
метод |
с использованием |
«идеально» |
согла |
|||||||||
сованной |
нагрузки |
на выходе |
т р а н с ф о р м а т о р а , |
метод |
|||||||||
подвижного |
к о р о т к о з а м ы к а т е л я |
или |
полуавтоматический |
||||||||||
(а т а к ж е |
панорамный) |
метод. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Последний метод наименее трудоемок, однако и наи |
|||||||||||||
менее точен. Этот |
метод |
пригоден |
л и ш ь |
|
д л я предвари |
||||||||
тельной |
проверки |
т р а н с ф о р м а т о р о в |
сопротивлений |
на |
|||||||||
согласование |
в |
широкой |
полосе |
частот. Д о с т о в е р н ы е |
ж е |
||||||||
количественные |
характеристики |
могут |
быть получены |
||||||||||
только |
статическим |
методом с |
использованием |
измери |
|||||||||
тельных линий стандартного сечения. |
|
|
|
|
|
||||||||
П р о ф и л ь |
сечения нестандартной линии |
определяется |
|||||||||||
профилем окна связи в месте сочленения |
|
т р а н с ф о р м а т о |
|||||||||||
ра с анодным блоком . В частности, такой |
|
линией |
может |
||||||||||
быть к о а к с и а л ь н а я |
измерительная |
линия |
с м а л ы м и |
раз - |
306