LS-Sb87953

3.1. Общие сведения

Динамический режим использования МЭП характеризуется подачей на управляющую сетку низкочастотного или высокочастотного сигнала (напряжения возбуждения Umc ) и выделением усиленного сигнала на нагрузке, включенной в выходную цепь прибора. При этом в зависимости от назначения прибора и частотного диапазона могут быть различные источники Umc (возбудители) и виды нагрузок.

t

Рис. 4.1

Расчет динамического режима работы может быть проведен на основе известных статических анодно-сеточных характеристик МЭП (рис. 3.1) и заданных значений выходной мощности Pвых , коэффициента полезного действия , напряжения источника питания анода Еа , угла отсечки анодного тока и коэффициента использования лампы по анодному напряжению

ξ U ma (или остаточного анодного напряжения).

Ea

Порядок расчета динамического режима следующий:

1. Определяем амплитуду переменного напряжения на аноде:

Uma Ea Ua ост .

2. Находим амплитуду первой гармоники анодного тока: Ia1 2Pвых .

U ma

11

3. Определяем коэффициенты разложения в ряд Фурье импульса анодного тока (рис. 3.1). Так как реальные анодно-сеточные характеристики и импульсы анодного тока прибора имеют сложную форму, их упрощают, заменяя (аппроксимируя) более простыми. Чаще всего используется аппроксимация Берга, при которой анодно-сеточная характеристика заменяется прямой, а импульс анодного тока косинусоидой (пунктир на рис. 3.1). Тогда

дим коэффициенты разложения в ряд Фурье треугольного импульса, кото-

ную составляющую сеточного тока I c0 αc0 I c max и амплитуду первой гармоники сеточного тока I c1 αc1I c max .

12

γα1 α0 коэффициент использования лампы по току.

12.Определяем коэффициент усиления по мощности К р Рвых Рвх ,

где Рвх 0,5Ic1U mc мощность возбуждения.

13. Находим эквивалентное сопротивление анодной нагрузки (выходного контура): Ro e Uma Ia1 .

3.2. Описание экспериментальной установки

На рис. 3.2 приведена принципиальная схема установки, состоящей из резонансного каскада на мощном генераторном триоде типа ГУ-95А, системы охлаждения и системы формирования испытательного сигнала частотой

500 Гц.

конденсаторы; С3, С4 разделительные конденсаторы сеточной и анодной

13

цепей; С5, С6 анодный и нагрузочный конденсаторы выходного контура; L1 индуктивность выходного контура; PV1, PA1 киловольтметр и амперметр для измерения напряжения на аноде и тока анода; PV 2, PA2 вольтметр и амперметр для измерения напряжения смещения на сетке и тока сетки; PV 3 вольтметр переменного тока для измерения напряжения возбуждения на сетке; PV 4, PV 5 вольтметры для измерения высокочастотного напряжения на аноде и нагрузке соответственно; R1 эквивалент нагрузки.

3.3. Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с исследуемым прибором, зарисовать его систему выводов, записать основные справочные данные.

2.По заданным значениям выходной мощности Pвых и коэффициента

полезного действия на основе статических характеристик исследуемой лампы рассчитать параметры динамического режима работы прибора согласно методике, приведенной в 3.1.

3. Ознакомиться со схемой установки и её реализацией на испытательном стенде, а также с используемыми в работе измерительными приборами.

4. Установить исследуемый прибор на стенд и подключить его к схеме (производится с помощью обслуживающего персонала).

5. Включить охлаждение прибора.

6. Включить источники напряжения накала и установить Uн ном .

7. Включить источники сеточного смещения и подать на сетку напряжение смещения Есм согласно расчету, приведенному в п.2.

8. Включить источник анодного напряжения и подать на анод напряжение Ua согласно расчету.

9. Включить возбудитель и подать на сетку напряжение возбуждения Umc согласно расчету.

10. Измерить значения Ia , Ic , U R1.

11. Рассчитать выходную мощность Pвых U R1 , где k контурный

R1 k

КПД выходной цепи. Сопоставить расчетные и экспериментальные данные. Разброс не должен превышать 20 %.

12. Снять напряжения и выключить источники питания в обратном порядке. Через 2-3 мин выключить охлаждение прибора.

14

3.4. Содержание отчета

1.Название и цель работы.

2.Система выводов исследуемого прибора и его основные справочные

данные.

3.Схема установки с краткими пояснениями.

4.Расчет параметров динамического режима с использованием характеристик прибора вручную и на ЭВМ.

5.Экспериментальные данные динамического режима работы прибора

иих сравнение с расчетными.

6.Выводы по проделанной работе.

3.5. Контрольные вопросы и задания

1.В чем различие между статическим и динамическим режимами работы МЭП?

2.Какими параметрами характеризуется динамический режим работы?

3.Каким образом производится аппроксимация импульсов анодного и сеточного токов при расчете динамического режима?

4.Поясните методику экспериментального определения данных динамического режима.

5.Чем обусловлен разброс между расчетными и экспериментальными данными?

Лабораторная работа 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ИМПУЛЬСНОГО ГЕНЕРАТОРНОГО ТРИОДА

ДЕЦИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА Цель работы: изучение устройства, принципа действия и работы в

динамическом режиме импульсного генераторного триода дециметрового диапазона.

4.1. Общие сведения

В дециметровом диапазоне (ДЦВ) обычные генераторные лампы, применяемые на коротких и ультракоротких волнах (КВ и УКВ), непригодны из-за большого влияния на их работу индуктивностей выводов лампы и проводников, соединяющих лампу с колебательными контурами, джоулевых потерь на выводах и соединительных проводах и излучения высокочастотной энергии в окружающее пространство. Поэтому в диапазоне ДЦВ используются специальные МЭП с коаксиальными или с дисковыми выводами,

15

в которых эти недостатки практически исключены. Электроды таких приборов непосредственно соединяются с колебательными контурами и представляют собой элементы единой колебательной системы, в которой нельзя обнаружить признаки выводов и соединительных проводников.

В настоящей работе исследуется импульсный генераторный триод. Импульсный режим работы прибора требует применения высокоэффективного катода (чаще всего оксидного) с хорошими импульсными свойствами. При работе в импульсном режиме лампа эксплуатируется при повышенных по отношению к лампам непрерывного режима значениях постоянных составляющих анодного тока и анодного напряжения. Работа при повышенных напряжениях позволяет поднять предельную рабочую частоту.

Усилители в диапазоне ДЦВ строятся по схеме с общей сеткой, что дает возможность уменьшить значение проходной емкости и таким образом повысить устойчивость работы усилительного каскада. В дециметровом диапазоне обычные методы измерения выходной мощности приводят к большим погрешностям, поэтому здесь используется хорошо известный в СВЧ-тех- нике калориметрический метод, заключающийся в преобразовании выходной мощности в тепло на так называемом калориметрическом теле и в измерении разности температур охлаждающей калориметрическое тело воды на входе и на выходе ( t2 t1) с последующими либо расчетом Рвых kv t2 t1 , где k коэффициент пропорциональности, v расход воды (л/мин) (абсолютный метод), либо сравнением с известной мощностью, вызывающей такой же перепад температур (метод замещения).

4.2. Описание экспериментальной установки

На рис. 4.1 приведена блок-схема экспериментальной установки, применяемой для обследования динамического режима работы импульсного генераторного триода ДЦВ-диапазона.

16

Здесь VL испытательный усилитель мощности с исследуемым прибором;

R1, R2 делитель напряжения.

Модулятор обеспечивает работу автогенератора в режиме анодной мо-

дуляции с длительностью прямоугольных импульсов и и скважностью Q . Часть мощности с помощью направленного ответвителя подается на измерители мощности PW1 и PW 2 , что позволяет измерить входную мощность на испытательном усилителе мощности (ИУМ). ИУМ построен но схеме с общей сеткой на импульсном генераторном ДЦВ-триоде типа ГУ-63Б. Входная и выходная контурные системы представляют собой короткозамкнутые отрезки коаксиальных линий электрической длины 4 . Измеритель мощности калориметрического типа регистрирует среднее значение выходной мощности Рвых ср . Частота генерируемых колебаний определяется по частотомеру.

4.3. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с исследуемыми приборами, зарисовать их систему выводов, записать основные справочные данные.

2. Ознакомиться с блок-схемой установки и её реализацией на испытательном стенде, а также с используемыми в работе измерительными приборами.

3.Установить исследуемый прибор на стенд и подключить его к схеме (производится с помощью обслуживающего персонала).

4.Включить охлаждение прибора.

5.Установить заданное напряжение источника анодного питания Ea .

6.Установить импульсный режим работы автогенератора (частота f , скважность Q , длительность импульсов и ).

7.Измерить значения Рвых ср ; Рпад ; Ротр ; Iа ср .

8.Снять напряжения и выключить источники питания в обратном по-

рядке.

9.Повторить пп. 3 8 для четырех приборов того же типа.

17

4.4. Содержание отчета

1.Название и цель работы

2.Система выводов исследуемых приборов и их основные справочные

данные.

3.Схема установки с краткими пояснениями.

4.Описание методики измерения.

5.Расчет входной импульсной мощности Рвх и , выходной импульсной

мощности Рвых и , коэффициента усиления по мощности в импульсе Kp , ко-

эффициента полезного действия и их статических характеристик.

6.Сводная таблица экспериментальных и расчетных данных.

7.Выводы по проделанной работе.

4.5. Контрольные вопросы и задания

1.В чем особенности МЭП, работающих в дециметровом диапазоне длин волн?

2.Опишите особенности импульсного режима работы МЭП.

3.Каким образом измеряется выходная мощность в диапазоне ДЦВ?

4.Поясните методику определения входной импульсной мощности в данной работе.

5.Чем объясняется разброс параметров приборов одного типа?

Лабораторная работа 5

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДЯНОЙ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ МЭП

Цель работы: расчетно-экспериментальное определение тепловых характеристик МЭП с водяным охлаждением анода.

5.1. Общие сведения

Тепловой режим мощной лампы подлежит обязательной экспериментальной проверке по программам научных исследований, а также при проведении периодических и сдаточных испытаний.

Типовая гидравлическая схема системы принудительного водяного охлаждения мощной генераторной лампы типа ГУ-94А с внешним анодом показана на рис. 5.1. Медный цилиндрический анод 1 диаметром 185 мм имеет

18