ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 71
Скачиваний: 0
§ G1 |
ВЛИЯНИЕ |
РАЗМЕРОВ ВАРАКТОРА |
НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ 177 |
|
|
|
|
при х~>1 можно записать так: |
|
||
Е (х, 1) = |
sin i^ntat + kx — |
sin 4^- -f |
|
+ sin ^mat — kx — 4^- + 2kbj sin 4, - —
=^ г -sin^- smkbcos^mat 4- k x — Y ~~
Если |
принять l-\-b —c, то (165) можно переписать |
в виде |
sin -j- sin (kc — kl) cos |mat -j- kx — y ~ bbj. |
Е (х, t) — |
|
|
(166) |
Яг При с — п — результирующее поле определяется выра
жениями
Е{х, t) =
=sin -j-cos kl (— 1) 2 cos [tnat + kx — y — kbj (167)
для нечетного n и
E {x,if)= ^ -sin -^ -sin kl(— l ) 2 cos [mat + k x — Y~~^^)
для четного n. |
(168) |
|
|
Графики функций sin |
cos kl и зт-^-зт^/изображ е- |
ны на рис. 86под номерами |
1 \\2 соответственно. Кроме |
того, на рисунке изображены: под номером 3 график функции sin-^-cos (kl-1-я/8), а под номером 4 график поля
Е(х, t), |
рассчитанного без |
учета отражения в точке |
х = — Ь . |
Из рисунка видно, ч |
т о б отсутствие волны, отра |
женной от генератора, имеет место один максимум поля Е(х, t) в точке l = i r/2. При наличии отраженной волны получается распределение с двумя максимумами, если
п — нечетное, или распределение с тремя |
максимумами, |
если п — четное. |
|
При произвольном с амплитуда напряженности поля |
|
kl |
+ ср), а число |
пропорциональна величине sin-j-cos(kl |
|
^2 А. А. Брандт, Ю. В. Тихомиров
178 АНАЛИЗ РАБОТЫ ПЛАЗМЕННЫХ УМНОЖИТЕЛЕ!"! [ГЛ. III
максимумов |
и |
их |
положение |
меняются |
в зависимо |
||||||
сти |
от величины ср. |
Положения |
максимумов и относи |
||||||||
тельные амплитуды |
поля в максимумах при 0 ^ ср ^ л /2 |
||||||||||
лежат в следующих интервалах: |
|
|
|
|
|
|
|||||
7 ^ |
ч ^ |
з > |
— |
^ |
з Л г , |
6 |
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
Я г , |
|
||||||
0,27 < f i x< |
0,77, |
1 > |
>0,77, |
0,27 > |
В3> |
0, |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(169) |
|
где |
/ь /2, /з и В ь В2, £ 3— положения |
и относительные |
|||||||||
амплитуды |
первого, |
второго и третьего |
максимумов со |
||||||||
|
|
|
|
|
|
ответственно |
(ампли |
||||
|
|
|
|
|
|
туды |
нормированы |
на |
|||
|
|
|
|
|
|
я/ркгЕ ). |
плазменный |
||||
|
|
|
|
|
|
Если |
|||||
|
|
|
|
|
|
варактор |
используется |
||||
|
|
|
|
|
|
для |
умножения часто |
||||
|
|
|
|
|
|
ты на |
вторую гармони1 |
||||
|
|
|
|
|
|
ку и размеры варакто |
|||||
|
|
|
|
|
|
ра |
сравнимы |
с длиной |
|||
Рис. 86. Влияние длины плазменного ва- |
ПОЛНЫ |
ГарМОНИКИ, |
ТО |
||||||||
рактора на амплитуду поля гармоники без |
ОНИ СРЭВИИМЫ II С ДЛИ- |
||||||||||
учета распределения поля основной часто* |
ПОИ |
1 |
|
|
ВХОДНОГО |
||||||
|
ты по длине варактора. |
|
ВОЛНЫ |
||||||||
генератора. В этом случае при расчетах необходимо учитывать различие амплитуд поля гармоники, генерируемой отдельными участками плазменного варактора. Для наилучшего ис пользования поля основной частоты положение варакто ра в линии должно подбираться так, чтобы максимум поля находился в центре варактора (рис. 54), т. е. в точ ке с координатой ,v=//2. В этом случае
Е (а) = Е sin 4 (а — -{- — I, |
(170) |
а поле в любой точке липни при х>1 можно определить выражением
Е (х , t)= I*р£ sin у j + -y-j sin (mat + kx — ka) da=
= % |
Y (kl) sin (mat -j- kx-\- cp), |
(171) |
§ GI ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРОВ ВАРАКТОРА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ 179
где
Y ( k l ) = y r 1 — 0,6 cos Id — 0,3 cos-^- — 0,1 cos-|-/c/, j
|
3 |
1 |
|
1 |
5 |
1 |
1 |
|
1 |
tg Ф = |
COS -jkl. — COS |
|
kl + -g- COS-J kl |
—-g-COS -4- kl |
|||||
3 |
1 |
|
|
1 . 5 ,, |
1 |
. |
1 |
' |
|
|
sin -j-kl — sin - j k l + |
-3 sin - j kl + у |
sin - j kl |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
72) |
График |
функции Y(kl) |
изображен |
на рис. |
87 |
под но |
||||
мером 3. На том же рисунке изображены зависимости амплитуды поля от длины варактора при наличии отра
жения в точке х — —Ь, когда 1-\-Ь = пкг и я нечетное
(/) или я — четное (2). Как видно из рис. 87, учет рас пределения поля основной частоты вдоль варактора мало меняет вид функции Е(1), за исключением случая, когда длина варактора равна длине волны гармоники. Ампли туда поля Е гармоники при таком значении / равна нулю,
если распределение по- |
^ |
|
1 |
|
|
|||||
ля |
основной |
частоты |
|
|
|
|
||||
не |
учитывается, и су |
|
|
|
\ V |
ч |
||||
щественно |
отлична |
от |
|
2 / |
|
|||||
нуля при учете распре |
|
|
- Д |
у |
||||||
деления поля основной |
U.5 |
/ \ з |
||||||||
частоты. |
87 |
также |
/ ч / ' |
|
|
|||||
|
Из |
рис. |
|
/JS \ |
|
ЛУ |
||||
видно, что оптимальной |
О |
J-2 |
и |
|||||||
геометрией |
плазменно |
|||||||||
го |
варактора является |
|
/>А-/" |
9 |
ЛГ |
:?~г |
||||
такая, |
при которой его |
Рис. 87. Влияние длины плазменного ва |
||||||||
длина |
равна половине |
рактора на амплитуду поля гармоники при |
||||||||
учете распределения поля основной часто |
||||||||||
длины волны гармони |
|
ты по длине варактора. |
||||||||
ки, |
а отражающий эле |
|
|
|
|
|
||||
мент |
помещен |
на |
расстоянии, |
равном |
нечетному |
|||||
числу |
— Хг |
от |
выхода |
варактора. |
Небольшие откло |
|||||
нения от последнего условия мало сказываются на величине амплитуды поля Е, если размер варактора
подбирается оптимальным. Если же размер равен Д лг,
12*
180 АНАЛИЗ РАБОТЫ ПЛАЗМЕННЫХ УМНОЖИТЕЛЕЙ [ГЛ. Ill
но отражающий элемент сдвинут относительно оптималь
ного положения на расстояние+ |
Хг,то величина поля/; |
уменьшается на 30%. При сдвиге |
на + - j^ r амплитуда |
поля Е уменьшается до нуля. |
|
Для оценки влияния длины варактора на эффектив |
|
ность преобразования различных гармоник были постав лены эксперименты в дециметровом и сантиметровом диапазонах с различными плазменными варакторами, длина которых менялась в широких пределах. На рис. 88 изображена зависимость относительной мощности вто
рой гармоники |
в |
выходном |
излучении плазменного ва |
||||||||
р: / р,.% |
|
|
|
|
рактора от длины варак |
||||||
|
|
|
|
тора (дециметровый диа |
|||||||
|
Хе |
|
|
|
пазон) . На кривой отчетли |
||||||
|
|
|
1 |
______ |
во видны два |
максимума, |
|||||
|
|
|
один |
из |
которых соответ |
||||||
|
|
|
|
|
|||||||
/ |
|
|
|
\ |
ствует длине |
варактора, |
|||||
v |
/ |
|
|
близкой |
к |
половине дли |
|||||
f |
X r =W cH |
ны |
волны |
гармоники в |
|||||||
|
|
|
|
|
свободном |
пространстве, |
|||||
Ю |
|
|
20 |
50 |
а другой — длине, близкой |
||||||
|
|
|
|
1,см |
к четверти |
длины волны |
|||||
Рис. 88. Относительная мощность вто |
гармоники. |
Это |
подтвер |
||||||||
ждает |
справедливость |
||||||||||
рой гармоники в |
выходном |
излучении |
|||||||||
плазменного варактора в |
зависимости |
приведенных |
выше рас- |
||||||||
от его длины. |
|
|
суждений о том, |
что опти |
|||||||
тора должна |
|
|
|
|
мальная |
|
длина |
варак |
|||
соответствовать наилучшим фазовым соот |
|||||||||||
ношениям между излучением гармоники различными участками варактора. Появление второго максимума объясняется наличием в тракте режекторного фильтра, отражающего вторую гармонику (режекторный фильтр был установлен между генератором входной частоты и
входом |
плазменного варактора, как это изображено на |
||
рис. |
5). |
|
|
Заметим, что близость оптимальных размеров варак |
|||
тора |
к |
половине и четверти длины |
волны гармоники |
в свободном пространстве показывает, |
что длина волны |
||
гармоники, распространяющейся внутри варактора, мало отличается от длины волны в свободном пространстве.