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

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

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