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: 153

Скачиваний: 0

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

м е р а ми сечений внутреннего и внешнего проводников,

например

1,5x5

мм.

 

 

 

 

 

З а п и с ь результатов

измерений

производится

по фор­

ме, приведенной

в табл .

V I I I . 1 ; обработка

результатов

измерений — при

помощи

логарифмической

линейки и

круговой

д и а г р а м м ы .

П о л у ч а е м а я

при этом

точность

является вполне достаточной д л я того, чтобы с достовер­

ностью судить о близости расчетной

характеристики

к экспериментальной .

 

В

в

Рис. VIII.18. Схема измерительной установки, используемой для кон­ троля параметров и характеристик узла выходного устройства перед окончательной пайкой его с анодным блоком магнетрона:

/ — и з м е р и т е л ь н ы й 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—волномер:

4 —

с е к ц и я н и з к о о м н о г о в о л н о в о д а с п р о д о л ь н о й щ е л ь ю ; 5 — в ы х о д н о е у с т р о й с т в о в с о б р а н н о м виде; 6 — с ъ е м н а я з о н д о в а я г о л о в к а ; 7 — в о л н о в а я н а с а д к а с п р о д о л ь н о й щ е л ь ю ; 8 — с е к ц и я к р у г л о г о в о л н о в о д а с п р о д о л ь н о й щ е л ь ю ; 9 — с о г л а с о в а н н а я н а г р у з к а .

3. Величину остаточной реактивности при резонансе

можно измерить

на измерительной установке,

принци­

п и а л ь н а я схема

которой представлена на рис.

1.2; для

резонансной частоты анодного блока, определяемой по минимуму К С В Н или по максимальной амплитуде коле­ баний, производят измерение входного сопротивления си­

стемы

(анодный

блок + элемент связи) .

Р е а к т и в н а я

со­

с т а в л я ю щ а я

входного сопротивления

системы

и

есть

остаточная

реактивность

при

резонансе,

п о д л е ж а щ а я

компенсации

(для

обеспечения

симметрии

поля

в нагру ­

женной

системе) .

 

 

 

 

 

 

 

4. Массовый контроль

у з л а

выходного

устройства

по­

сле сборки производится на измерительной установке,

схема которой представлена на рис.

V I I I . 1 8 . Д л я

кон­

троля относительной величины н а п р я ж е н н о с т и

электри ­

ческого поля

в месте

р а с п о л о ж е н и я

у з л а

вакуумного

уплотнения установка

с н а б ж е н а переносной

к а л и б р о в а н ­

ной

зондовой

головкой

6. П р и этом д о л ж н о

быть

соблю­

дено

условие:

при переносе зонд головки 6

д о л ж е н

быть

307

п о г р у ж ен внутрь волноводов 4,

7,

8 на одну

и ту ж е глу­

бину. П р и известных величинах

пробивных

 

н а п р я ж е н и й

д л я регулярных волноводов 4 и 8

результаты

измерений

относительной величины электрического поля в н а с а д к е 7

могут с л у ж и т ь качественной

характеристикой у з л а

вы­

ходного устройства по

электрической

прочности.

 

5. Непосредственное

испытание

узлов

вакуумного

уплотнения на электрическую

прочность и на

нагрев

мо-

Рис. VIII . 19. Схема испытательного стенда с кольцевым резонатором:

/ — г е н е р а т о р ; 2 — в о л н о м е р ; 3 — п е р е м е н н ы й о с л а б и т е л ь м о щ н о с т и ; 4, 5, б — н а п р а в л е н н ы е о т в е т в и т е л и ; 7 — д е т е к т о р н ы е г о л о в к и ; 8 — и с п ы т у е м ы й у з е л ва ­ к у у м н о г о у п л о т н е н и я ; 9, 10 — и н д и к а т о р н ы е п р и б о р ы ; / / — и з м е р и т е л ь м о щ ­ ности .

жет быть осуществлено

л и ш ь на

высоком уровне мощно­

с т и — либо в процессе

испытания

магнетрона при

повы­

шенных уровнях мощности, либо в специальных

каме ­

рах, п о м е щ а е м ы х в волноводный

тракт мощных и

сверх­

мощных генераторов . П о д р о б н о е описание методики

испытания

узлов

вакуумного

уплотнения

на

высоком

уровне мощности выходит за рамки настоящей

работы .

Здесь мы

опишем

лишь испытательный

стенд с

т а к на­

з ы в а е м ы м

кольцевым резонатором, схема

которого

пред­

ставлена

на

рис. V I I I . 1 9 [182].

 

 

 

 

 

Методика

испытания узлов на электрическую

прочность

состоит

в следующем.

 

 

 

 

 

 

 

После предварительной настройки

испытательного

стенда

в коль­

цевой резонатор вводится испытуемый узел 8. Перестройкой гене­

ратора / добиваются того, чтобы в резонаторе установился резонанс. Переменный ослабитель 3 позволяет регулировать мощность генера­

тора. Прямая и отраженная волны в основном тракте контроли­ руются прибором 9 через направленный ответвитель 4.

308

Большая часть мощности генератора 1 попадает в кольцевой резонатор через ответвитель 5, остальная часть поглощается изме­ рителем мощности 11. Прямая и отраженная волны в кольцевом тракте контролируются прибором 10 через ответвитель 6.

«Усиление» кольца по мощности равно 70: при мощности воз­ будителя в непрерывном режиме порядка 3,0 кВт в резонаторе получена эквивалентная мощность 210 кВт. В измеритель мощности 11 из тракта генератора поступает менее 1/10 части всей мощности;

остальная часть рассеивается в кольцевом резонаторе.

Тепловая расстройка кольца отсутствует (благодаря надежному его охлаждению). Увеличение рассогласования в резонаторе приво­ дит к уменьшению усиления. Пробои в резонаторе без избыточного давления газа и при КСВН crj£Jl,2 появляются при эквивалентной мощности 60—70 кВт; избыточное давление 4 ати позволяет повы­ сить пробивную мощность до 210 кВт.

На действующем стенде испытывались узлы вакуумного уплот­

нения

мощных приборов СВЧ со следующими типами

окон: двойные

диски из керамики 22ХС (94% А1 2 0 3 ),

двойные

диски

из «поликора»

(99%

А12 03 )

и

ступенчатые диски

из бериллиевой

керамики

(97%

ВеО).

При этом в пространстве

между дисками

поддерживал­

ся вакуум

Ю - 7

мм рт. ст., а при одинарном

ступенчатом

диске

с обеих сторон керамики был воздух.

 

 

 

 

 

В

процессе

испытаний контролировалась температура

на

дисках

и измерялось избыточное давление. Из-за больших градиентов тем­

пературы,

обусловленных

диэлектрическими

потерями,

диски из

керамики

22ХС

разрушались

при

эквивалентной

 

мощности

35—

50 кВт. При этом

перепад

 

температур

между

центром

и

краями

дисков

составлял

примерно

 

200 °С. Диски

из

керамики

«поликор»

разрушались при мощности

150—160 кВт из-за

развития

скользяще­

го разряда по невакуумной

 

стороне

керамики. При этом давление

в тракте было 3,5 ати.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Под действием разряда температура в центре диска

повыша­

лась до 600 °С, в

результате

чего

керамика

растрескивалась,

причем

до развития разряда при мощности

140 кВт перепад температуры

на дисках

составлял

всего

100 °С. При снижении

давления

воздуха

до 2 ати скользящий разряд по керамике

возникал

уже при мощ-

ности 70—90 кВт и также приводил к разрушению

окна.

 

 

 

Ступенчатое

 

однодисковое окно

при

избыточном

давлении

2,5—3,5 ати пропускает без разрушения

мощность

порядка

160 кВт.

При совпадении рабочей частоты с частотой паразитных

колебаний

узла вакуумного уплотнения пропускная способность окон

снижав

ется приблизительно в 10—20 раз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.

Измерение

коэффициента затягивания частоты

 

 

 

 

«холодного»

магнетрона

 

 

 

 

 

Н е о б х о д и м о с ть измерения

з а т я г и в а н и я

частоты

«хо­

лодного»

магнетрона в л а б о р а т о р н ы х

условиях

диктуется

следующими

обстоятельствами .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Ещ е до

 

динамических

испытаний

 

разработчику

в а ж н о

знать

коэффициент

затягивания

частоты

магне­

трона F, так как этот

в а ж н ы й эксплуатационный

 

п а р а ­

метр

предопределяет

практически

все

выходные

 

пара ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

да

метры и характеристики генерирующего

магнетрона

(мощность, к. п. д., стабильность

частоты и др . ) .

2. Измерение величины F в

л а б о р а т о р н ы х

условиях

является з а в е р ш а ю щ и м этапом холодных измерений маг­ нетрона, на котором м о ж е т быть проконтролирована ве­

личина

внешней добротности

Qnn.

 

 

 

 

3. Иногда

непосредственное

измерение

коэффициента

затягивания частоты F

о к а з ы в а е т с я

н е в о з м о ж н ы м

из-за

электрических

пробоев

 

на

высоком

уровне

мощности.

В таких случаях измеряют величину

з а т я г и в а н и я

часто­

ты при

К С В Н

нагрузки

о < 1 , 5 ,

затем производят

пере­

счет

по

ф о р м у л е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ 7 = 5 / 6 / ^ ( 3 / 3 ' - 1 ) ,

 

 

( V I I I . 2 4 )

где

Fa — величина затягивания

частоты

при

КСВН на­

грузки

з; F — величина

затягивания

частоты

при

КСВН

нагрузки з =

1,5.

 

 

 

 

 

 

 

 

Непосредственное ж е

измерение коэффициента

затя ­

гивания частоты при пониженных уровнях мощности не

всегда

в о з м о ж н о

из-за нестабильности колебательного

р е ж и м а магнетрона .

 

 

4.

З а м е т н о е расхождение

коэффициентов

з а т я г и в а н и я

частоты

для генерирующего

(/>) и негенерирующего

(Fx)

магнетронов

данного

типа у к а з ы в а е т

на наличие

нескомпенсированной реактивности в выходном устрой­ стве.

 

О б р а т и м с я

к описанию методики

непосредственного

измерения

коэффициента

затягивания

частоты холодно­

го

магнетрона .

 

 

 

 

 

 

Н а рис. V I I I . 2 0 представлена принципиальная схема

лабораторной

установки

для

измерения коэффициента

затягивания

частоты

холодного

магнетрона, р а з р а б о т а н ­

ной

автором в

1954

г.

 

 

 

Генератор звуковой частоты / осуществляет амплитудную моду­ ляцию клистронного генератора 6 по цепи катода. Заметим, что

в данной схеме модуляция клистронного генератора может быть осуществлена не по цепи катода, а по цепи отражателя, например, импульсами прямоугольной формы.

На вход усилителя звуковой частоты 3 через переключатель 12 подается сигнал от эхо-бокса 4, развязанного с генератором 6 при помощи переменного ослабителя мощности 5, или от индикатора

резонанса // , очень слабо связанного с одним из резонаторов анод­ ного блока 10.

Заметим также, что при модуляции клистронного генератора пилообразным напряжением (по цепи отражателя), синхронизирован-

310

Смотрите также файлы