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: 155

Скачиваний: 0

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

ным с напряжением развертки осциллографа, в качестве усилители может быть использован усилитель вертикального отклонения луча осциллографической трубки.

В качестве

петли связи индикатора резонанса И

использова­

лась петля

очень

малых

размеров (диаметр

проволоки

петли 0,3 мм,

наружный

диаметр петли

1,4 мм).

 

 

Переменный

ослабитель 7 служит для

развязки

клистронного

генератора 6 с рассогласователем 8, выходным устройством 9 и анодным блоком 10.

1

Отр.

Катод г•, Анод

Ср ?

1

X

И И

Рис. VI 11.20. Принципиальная схема лабораторной установки для измерения коэффициента затягивания частоты «холодного» магне­ трона:

/ — г е н е р а т о р з в у к о в о й ч а с т о т ы ; 2 — в ы п р я м и т е л ь п и т а н и я

к л и с т р о н а ;

3—

у с и л и т е л ь з в у к о в о й ч а с т о т ы ; 4 — э х о - б о к с ;

5 — о с л а б и т е л ь

м о щ н о с т и 10—15

д Б ;

6 — к л и с т р о н н ы й г е н е р а т о р ;

7 — о с л а б и т е л ь

м о щ н о с т и 30—40

д Б ;

8 — р а с с о г л а -

с о в а т е л ь , о б е с п е ч и в а ю щ и й

К С В Н сг=1,5 в

в о л н о в о д н о м

т р а к т е ;

9 — в ы х о д н о е

у с т р о й с т в о м а г н е т р о н а ; 10— а н о д н ы й б л о к ; / / — п е т л я с в я з и с д е т е к т о р о м ; 12 — п е р е к л ю ч а т е л ь .

При этом развязка должна быть достаточной, чтобы при пере­ мещении рассогласователя 8 вдоль волновода и при настройке анод­ ного блока 9 в резонанс частота клистронного генератора 6 прак­

тически не изменялась. В качестве рассогласователя 4? может быть использован либо диэлектрический стержень, как в данном случае, либо короткозамкнутый отрезок волновода (шлейф), включенный последовательно с основным волноводным трактом и перемещаю­ щийся вдоль тракта на участке, длина которого больше Хв/2. Необ­

ходимо только следить, чтобы при перемещении стержня или шлей­ фа на указанной длине КСВН в тракте оставался постоянным и был равен 1,5 (о=1,5). Процедура измерения коэффициента F% состоит

вследующем.

1.После включения и прогрева всей установки механизм наст­ ройки настраиваемого магнетрона устанавливают в положение, соот­

ветствующее одной из фиксированных частот рабочего диапазона, например крайней частоте коротковолнового участка. При этом рассогласователь 8 устанавливается в одно из крайних положений по

длине волновода.

811

2.Перестройкой клнстрбнного генератора в добиваются того, чтобы стрелка катодного вольтметра усилителя 3 отклонилась мак­

симально. При этом на вход усилителя подается сигнал от индика­ тора резонанса // .

3.Установив переключатель 12 в положение, когда на вход усилителя 3 подается сигнал от эхо-бокса 4, измеряют резонансную

частоту холодного магнетрона.

4.Перемещая рассогласователь вдоль волновода в другое край­ нее положение и измеряя резонансные частоты магнетрона для не­ скольких фиксированных положений рассогласователя, разнесенных друг от друга на 2—3 мм, выписывают в ряд соответствующие этим

 

 

Т а б л и ц а VIII.3

положениям

частоты

fi,

 

/г,

 

 

/з, ...,

fn,

среди

которых

име­

 

 

 

 

 

 

Сравнение

коэффициентов

 

ются наименьшая

(/мин)

и наи­

Fx и

Fr магнетронов

3-см

 

большая

(/ макс)

частоты.

 

 

 

диапазона

 

 

 

5.

Коэффициент

затягива­

 

 

 

 

 

 

ния частоты

холодного

магне­

Н о м ер

 

М Г ц

 

М Г ц

 

трона

Fz

определится как

раз­

 

 

 

 

 

ность между

наибольшей

и наи­

магне­

 

 

 

 

 

трона

\ v

\ п

hp

д л

 

меньшей частотами: /х = /макс —

 

 

—/мин- Таким образом, в дан­

 

 

 

 

 

 

1

11,4

14,5

12,8

15,0

 

ной схеме точность

измерения»

 

коэффициента

Fx

сводится

к:

2

10,2

17,0

—

15,0

 

 

точности

измерения

резонанс­

3

10,0

14,0

12,5

13,0

 

 

ной частоты магнетрона по ме­

4

9,0

 

9,3

8,4

 

 

 

тоду

четырехполюсника.

 

 

 

5

10,0

—

9,8

10,6

 

 

 

 

 

На практике,

однако,

не во>

6

9,0

 

9,3

 

 

—

—

 

всех

случаях можно

осуще>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ствить

индикацию

резонанса-

 

 

 

 

 

 

методом

четырехполюсника,,

например в том случае,

когда

магнетрон

окончательно

заварен

и

излучение энергии из катодной ножки ничтожно. Отмеченный недо­ статок может быть легко устранен, если в качестве индикатора резо^ нанса использовать направленный ответвитель с детекторной голов­ кой. В таком виде установка пригодна для массового контроля маг­ нетронов по коэффициенту затягивания частоты в цеховых условиях*

Один из

вариантов подобной

установки описан в работе

[ 183]..

Ее отличие

от описанной

(рис.

VIII.20) состоит

лишь

в

том,

что

в ней волноводный тракт

выполнен по мостовой

схеме,

т.

е.

с

ис­

пользованием двойного тройника. Известно, однако, что в таких схемах появляются дополнительные ошибки измерений, связанные

сузкополосностью и несимметричностью двойного тройника.

Втабл. VIII.3 приведены результаты измерения коэффициентов затягивания частоты «холодных» Fx и «горячих» F? однотипных

магнетронов 3-см диапазона.

Измерение величины Fx

производилось

на

установке,

схема которой

представлена на рис. VIII.20; измере­

ние

величины

Fr — обычным

способом. Из табл. VIII.3 видно, что

расхождение

величин Fx и FT

для

одних и тех же экземпляров маг­

нетронов лежит в пределах

±1,5

МГц, что вполне

приемлемо для

практики.

П р и л о ж е н и е

Сводка соотношений из теории длинных линий

Формула для входного сопротивления отрезка линии, нагружен- (ого на противоположном конце произвольным комплексным сопро­ тивлением Z„, имеет вид

 

 

 

 

Z„ +

Z 0 th

Y'H

 

 

 

 

zB X =

z0 Z o

+

Z H t h Y / H '

(П.1)

где

Z0 —волновое сопротивление

линии; Z H

— сопротивление

нагруз­

ки,

которое, в частности,

может

носить

резонансный характер;

Y=ot-f/p — постоянная

распространения линии (а — постоянная за­

тухания,

р — фазовая

постоянная).

 

 

 

вид

Для

линий с малыми

потерями

( а « 0 )

формула (П.1)

примет

 

 

 

 

 

 

 

 

7

_ 7

Z » + / 'Z ° *g Р*к

, П 9 ,

Zex^Z°

iZKtgfla

+ Zt '

(U-Z>

Формула для комплексного коэффициента отражения по напряже­ нию запишется

 

 

Г;

=

I Г,

 

/ф

_

Z H — Z„

(П.З)

 

 

| е '

• =

/

"

 

 

 

 

 

- ' « ' "

 

 

 

=•

 

при

/ = / н

(у нагрузки)

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г - Г

0 _ 2 / Р ' н

 

. - 2 ' ? ' н 2 " — Z„

 

 

 

Г0

= Г;

е

н

= е

/

1 7 ~

( п - 4 )

при

/ = 0

(у входа в линию).

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент стоячей волны в линии а передачи с коэффициен­

том

отражения Г„ связан

соотношением

 

 

 

 

 

 

 

< г = ( 1 + | Г н | ) / ( 1 - | Г н | ) ,

 

(П.5)

тде

Г н =

| Г н ! е ; Ф * .

Далее

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г„„н == Г н

е -

 

=

| Г н

| е''*"- 2 ** =

| Г н | е'" ,

(П.6)

где

Фн = я+2>р£?, d—расстояние

первого минимума стоячей

волны

от нагрузки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Часто оказывается более удобным пользоваться выражением для

входной

проводимости

линии

 

 

 

 

 

 

 

Соответственно

коэффициент

отражения по напряжению

связан

с F„ соотношением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

Z H — Z 0

_

 

Ун — У о

/гт 0\

 

Имеется несколько возможностей для количественного описания

явления

отражения электромагнитных волн от нагрузки:

 

 

а) коэффициентом стоячей волны а

(или

коэффициентом

бегу-

21-453

 

 

 

 

 

 

 

 

 

313

щей волны 1/а) и расстоянием d первого минимума стоячей волны

напряжения от нагрузки *;

б) активной и реактивной частями приведенной

проводимости

нагрузки

У/Уо = 0/Го+/В/Уо;

"

в) активной и реактивной частями приведенного

сопротивления

нагрузки

Z/Zo=,R[Zo+jX/Zo;

 

г) модулем и фазой коэффициента отражения от нагрузки Г =

= | Г | е / ф .

Четыре пары перечисленных параметров связаны между собой следующими соотношениями:

а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + | Г | _

V~(R+\)*

+

X*

+

V

(R — I ) 2 +

X2

 

 

 

1

—

I Г |

"~ У (R+

I ) 2

+

X" —

V (R — I ) 2

+

X'1'

 

 

 

 

=

V (G + I ) 2 + В2

 

+ V (G — I ) 2 + В2

 

 

 

 

 

 

 

V (G + I ) 2 + В2

 

— / (G — I ) 2 + В2

'

 

 

 

 

 

 

— тс +

Ф

 

я

 

, 1

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

2

•=

 

^ + - o - a r c t g

 

+

^ г .

 

 

 

 

 

 

 

2 ^ 2

 

&

,^2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

я

 

 

 

2В

 

) ;

 

 

 

(П.9)

 

 

 

 

 

 

 

j -

arctg -7j2 + Д

2

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 -

I Г I

 

 

 

 

 

a2 sin2 prf+_cos2 prf

 

1 + 2 | Г | с о з Ф +

 

| Г | 2

R2

+

X '

 

 

 

 

 

В

=

(о2

— 1) sin prfcos pd

 

_

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о2

sin2

prf + cos2

pd

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— 2

I Г I

sin Ф

_

 

X

 

 

(П.10)

 

 

 

 

+ 2 | Г | с о з Ф + | Г | 2

 

R2 + X2 '

 

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R =

s2 cos2 pd-fsin2 pa! ~

1 — 2 | Г | cos Ф + | Г | 2 ' G 2 +

В 2

' ^ П Л 1 ^

 

 

(1 — a ) sin pdcos prf

_

 

 

2 |Г15ШФ

_

 

В

.

=

 

a 2 cos2

Ц +

sin2 pd

~1

+ 2

I Г | с о з Ф + | Г | 2 —

G 2 + B 2 '

r)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i n _ J L n i = i /

( ^ - 1 ) 2 + ^ 2

 

l / ( g - i ) 4 f f l .

 

| 1

|

- o + l

Г

 

1)2 + A ' 2 _

К ( G + l ) 2

+ £ 2 '

 

Ф =

7i +

2$d =

arctg -R 2 +

2A-

, =

arctg g

2B

_

, •

(П.12)

 

x

, +

g + д г

* Здесь индекс «н» у параметров нагрузки опускаем.

314

Список литературы

1. С а м с о н о в

Д. Е. Основы

расчета и конструирования много-

резонаторных

магнетронов

(резонаторные

системы). М.,

«Сов.

радио», 1966.

 

 

 

 

2. С л э т е р Д ж.

Электроника

сверхвысоких

частот. Пер. с

англ.

Под ред. С. Д. Гвоздовера.

М., «Сов. радио», 1947.

 

3.Магнетроны сантиметрового диапазона. Т. I. Пер. с англ. Под ред. С. А. Зусмановского, М., «Сов. радио», 1950.

4.Магнетроны сантиметрового диапазона. Т. II. Пер. с англ.

Под ред. С. А. Зусмановского, М., «Сов. радио», 1951.

5.

И ц х о к и

С. Я. Нелинейная

радиотехника. М.,

«Сов.

радио»,

 

1955.

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

К а л и н и н

В. И., Г е р ш т е й н

Г. М. Введение

в

радиофизи­

 

ку. М., Гостехиздат, 1957.

 

 

 

 

 

 

7.

Б ы ч к о в

С. И. Вопросы теории

и практического

применения

 

приборов магнетронного типа. М., «Сов. радио»,

1967.

 

8.

Л е б е д е в

И. В. Техника

и

приборы сверхвысоких

частот.

 

Т. II. Под ред. акад. II. Д. Девяткова. М., «Высшая

школа»,

 

1972.

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

Г о т г е л ь ф

В. Н. Асимметрия

колебательной системы магне­

 

трона, Канд. диссертация, М., ЦНИИ «Электроника»,

1951.

10. С и л и н

Р. А. и С а з о п о в

В. П. Замедляющие

системы. М.,

 

«Сов. радио», 1966.

 

 

 

 

 

 

11.Электронные сверхвысокочастотные приборы со скрещенными полями. Т. 1. Пер. с англ. Под общей ред. М. М. Федорова. М., ИЛ, 1961.

12. К о в а л е н к о В. Ф. Введение в

электронику сверхвысоких

частот. Изд. второе, М., «Сов. радио»,

1955.

13.Электронные сверхвысокочастотные приборы со скрещенными полями. Т. 2. Пер. с англ. Под общей ред. М. М. Федорова. М., ИЛ, 1961.

14. E d w a r d s

R. Е. New magnetron shifts frequency fast.—

«Electronics»,

1964, April 6, p. 76—81.

15.High power magnetrons. A state-of-the-art report. — «EDN», 1965, Sept.

16.«Дэнси Дзайрё», 1965, № 4, с. 38—42.

17.Ditherer changes magnetron frequency. — «New Microwave Electro­ nics*, 1965, № 11, p. 152—154.

18. С т р е т т о н

Дж. А. Теория

электромагнетизма.

M.—Л.,

Гос­

 

техиздат,

1948, с. 290.

 

 

 

19. К а п ц о в

Н. А. Электроника, М., Гостехиздат, 1953.

 

20.

Г а п о но в

В. И. Электроника. М., Гостехиздат, 1960.

 

21.

Л е б

Л.

Основные процессы электрических разрядов в

газах.

 

М.,

Гостехиздат, 1950.

 

 

 

22.

Р а й з е р

М. Д. и Ш п и г е л ь

И. С. Исследование

плазмы при

 

помощи

микрорадиоволн. — «Успехи физических

наук»,

1958,

 

т. LXIV,

вып. 4, с. 641—667.

 

 

 

21*

 

 

 

 

 

 

315

Смотрите также файлы