4.2.4. Частота генерации. Электронная настройка частоты

Частоту генерации клистрона позволяет найти уравнение (17) с учетом уравнений (15), (16):

, (21)

где - собственная частота контура; - нагруженная добротность резонатора.

Из полученного уравнения (21), очевидно, следует, что частота колебаний клистрона зависит от режима его работы (напряжений резонатора и отражателя , изменяющих угол пролета ). В центре зоны генерации ; и частота колебаний равна собственной частоте контура. При углах пролета, отличных от оптимального значения, проявляется и частота колебаний изменяется. Зависимость частоты от напряжения отражателя показана на рис. 10 и называется электронной перестройкой частоты. Границы диапазона электронной перестройки определяются по уровню половинной мощности.

Диапазон электронной перестройки клистрона приблизительно равен полосе пропускания резонатора, и имеет порядок . Эта полоса составляет десятые доли процента средней частоты. Крутизна электронной настройки для клистронов

.

Помимо электронной настройки частоту клистронного генератора в достаточно широких пределах можно менять с помощью механической перестройки резонатора. Механическая перестройка позволяет изменять частоту клистрона на 10-20% от средней частоты диапазона.

4.3. Установка и методика проведения измерений

Установка для исследования отражательного клистрона собрана из стандартных деталей и приборов, схема ее приведена на рис. 11. В качестве генератора СВЧ-колебаний используется отражательный клистрон 3-см диапазона. Клистрон имеет волноводный вывод СВЧ-мощности и подсоединен непосредственно к резонаторному волномеру Ч2-32, предназначенному для измерения частоты генерируемых колебаний. Аттенюатором, встроенным в частотомер, можно менять уровень СВЧ энергии, поступающей в нагрузку. Роль нагрузки играет детекторная секция. В цепь детектора включен микроамперметр, фиксирующий постоянную составляющую выпрямленных СВЧ колебаний. При наблюдении зоны генерации вместо микроамперметра подключается осциллограф, а на отражатель подается модулирующее напряжение с генератора низкой частоты Г3-123. Питание клистрона осуществляется от специального источника. После включения тумблера "сеть" источника питания примерно через 5 минут все напряжения подаются на клистрон автоматически. Напряжение отражателя регулируется многооборотным переменным сопротивлением и контролируется вольтметром, расположенным на передней панели источника питания, цена деления вольтметра 10 вольт.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

1. Ознакомиться с описанием приборов и экспериментальной установкой.

2. Ввести аттенюатор для ослабления падающей на детектор СВЧ-мощности.

3. Включить источник питания клистрона.

Рис. 11. Схема установки для исследования клистрона

4. Через 2-3 мин. после включения источника питания убедиться в том, что клистрон генерирует. Для этого уменьшить затухание аттенюатора и, плавно изменяя напряжение отражателя, добиться, чтобы стрелка микроамперметра, подключенного к детекторной секции, отклонилась на половину шкалы микроамперметра.

5. Для наблюдения зоны генерации клистрона с помощью осциллографа выход детекторной секции подключить к входу осциллографа, подать на отражатель модулирующее напряжение. Изменяя постоянное напряжение на отражателе и амплитуду модуляции, получить на экране изображение зоны генерации. Зарисовать и объяснять наблюдаемую картину.

6. Снять зависимость мощности и частоты генерации как функции напряжения на отражателе.

Полученные зависимости , нанести на общий график.

7. Вычислить номер зоны генерации клистрона.

8. Написать отчет о работе с необходимыми рисунками, пояснительным текстом, результатами измерений и расчетов.