Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Самсонов, Д. Е. Основы расчета и конструирования магнетронов. (Настройка. Стабилизация. Вывод энергии. Холодные измерения)

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

22.10.2023

Размер:

12.52 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819 / 3319 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 > Следующая >>>

рона на	Цл-виде начинается	в области	резкого	спада нагруженной
добротности системы на Кп-виде колебаний (QH^K),				точнее, в области
резкого	уменьшения величины	отношения	Янцк/Янця.

На рисунке область нестабильной и неустойчивой работы отде лена от области стабильной работы штриховкой. В области неста бильной работы наблюдаются резкий спад мощности Рн, отдаваемой магнетроном в нагрузку, и резкое возрастание крутизны кривой настройки, т. е. возрастание коэффициента стабилйзации5с т цл .

				РИ,к6т
1,04	800	\	—	400
1,04	800	\		400
	Частичный*^
	„перескок"'л^
				300
	600	1		200
		Полный,		200
		Полный,
	„перескок"
0,38	500			100

400
0,91 300	I

200У<^

оМ 100	0»\\ж

О	1,мм
Рис. V.7. Диапазонные характеристики опытного образца		магнетрона
10-см диапазона, настраиваемого	полым резонатором	(Л/=12).
Несмотря на большой перепад нагруженной добротности для
рабочего вида колебаний (Цл-вида),	величина отдаваемой мощности
Ря в рабочей области частот все же	изменяется в сравнительно не

больших пределах. Объясняется это тем, что при асимметричной настройке магнетрона полым резонатором на величину полезной мощности Рн влияет не только связь анодного блока с нагрузкой, но и связь его с полым резонатором. Для получения заданной мощности и обеспечения необходимой стабильности работы в диапазоне на стройки магнетрона указанные связи должны быть выбраны из ком промиссных соображений.

Опыт убеждает, что наиболее стабильная работа магнетрона в заданном режиме наблюдается не при наименьшем перепаде доброт ности <Знцтс по диапазону настройки, а при наибольшей величине от-

181

ношения крутизны перестройки Кя-вида к крутизне перестройки Ця-вида, или, иными словами, при наибольшей величине отношения

При этом	предполагается,	что другие нерабочие		виды	колебаний
не возбуждаются. Для данного		случая	измеренная (на	волне	Х = Х в м )
величина коэффициента стабилизации			Цтс-вида колебаний S C T l l l t оказа
лась равной	1,45.

Рис. V.8. Изменение нагруженных добротностей в диапазоне настрой

ки	магнетрона	(Л?=12) для Ця-вида	(а) и Кя-вида (б) колебаний
в	зависимости	от места подключения	нагрузки к анодному блоку

(нумерация кривых соответствует подключению нагрузки к резонато рам с указанными номерами).

182

В заключение приведем кривые, о т р а ж а ю щ и е зави симость нагруженной добротности «холодного» магнетро

на от конструктивных		п а р а м е т р о в д и а ф р а г м ы			связи и
полого	резонатора, а	т а к ж е от взаимной		ориентации
полого резонатора и выходного устройства.
Из рис. V.8 видно,		что величина	нагруженной			доб
ротности	системы Q„u„	на собственной	волне	Я 0	м	анод-

а				5
Рис. V.9. Зависимость	нагруженной		добротности Цл-вида (а) и
К" - вида (б) колебаний от ширины щели связи шд , равной
2,6 мм	(/); 1,8 мм	(2); 1,2		,мм (3).
Л д = 1 8 м м ; а = 1 3		м м ;	6 = 8,5	м м .

ного блока при колебаниях я - вида не зависит от взаим


ной ориентации полого резонатора и								выходного		устрой
ства. Этого		следовало		о ж и д а т ь ,		так	к а к именно			на	этой
волне имеет место наиболее симметричное									распределе
ние	поля	в пространстве			взаимодействия				магнетрона.
Б л а г о п р и я т н о м у соотношению м е ж д у								Q h R ] c		и (2н Ц т с
удовлетворяют кривые 1 и 2, соответствующие										присое
динению выходного			устройства			и	полого		резонатора
к соседним		резонаторам			(рис.	V.2,6)		и к	резонаторам
через один		(рис. V.2,a).
Из этих двух вариантов менее благоприятным											ока
зался	первый (когда		полый		резонатор		и выходное			устрой
с т в о	присоединены к		соседним резонаторам),						так	как в
этом	случае вблизи		Ас р	нагруженная				добротность			коле-

183


баний Ця-вида		ОнЦл		заметно			с н и ж а е т с я ,			а	добротность
Ки-вида	Qi i K j c	резко		возрастает,				что	приводит к срыву
колебаний на Цтс-виде и к „перескоку" на Ктс-вид.
Сопоставляя			кривые		2	рис.		V . 8	с кривыми А Ц Я ( / ) и
А К ] [ ( / )	рис. V . 7 ,		замечаем,				что	в области			частот, где
коэффициенты		стабилизации				5 С Т Ц ] 1		и S c t K x		большие (боль
шие крутизны		кривых настройки),						величины			нагруженных
добротностей		Q H U J I И		Q h K i c	т а к ж е большие,					и	наоборот.
И з	рис. V.9 и		V . 1 0 видно,				что	п а р а м е т р ы			д и а ф р а г м ы

связи (при не очень малых Ад ) слабо влияют на диапа зонные характеристики системы при Ц я - в и д е колебаний

(особенно в области собственной волны

анодного

блока

Ко и)

заметно

в л и я ю т

на

характеристики

системы

при

Д я -

и Kjt-видах

колебаний .

При

Ад —-Ю

'разделение

Ц я - в и д а

с Д я - в и д о м

стано-

вится

минимальным,

Ц я - в и д слабо

перестраивается,

а К я - в и д

почти

не

ста

билизируется

полым

резонатором,

что

не

благоприятно

о т р а ж а

ется

на

стабильности

колебательного

режи

ма

магнетрона.

О п т и м а л ь н а я

длина

индуктивной

части диа

ф р а г м ы

связи

А д =

мм. С

увеличени

ем

ширины

щели

связи

йУд

(эквивалентная

ем

кость

С д

уменьшается)

разделение

по

частоте

м е ж д у

Ц я

и Кя - вида -

ми

колебаний

несколь

ко

увеличивается .

1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 1,ММ .

184

Рис. V.10. Кривые настрой ки магнетрона при колеба ниях я-вида в зависимости от длины индуктивной части диафрагмы связи /гд , равной

18 мм (/), 10 ,мм (2),

0 мм (3).

ш>д =1,8; 6 = 8,5 м м ; а = 1 3 , 0 м м .

При этом, однако, соотношение между Q H K K и Q H U I C не способствует стабильной работе магнетрона на коле баниях Ця-вида. Оптимальная ширина щели связи wA =

=1,8 мм.

Рис. V.11 иллюстрирует поведение кривых настройки магнетрона в зависимости от диаметра полого резонато ра Dp. Из рисунка видно, что с уменьшением диаметра

Х.см

\ 2 \	\	/
	Ч	\ /

&К7Г

, ь

Рис. V.11. Кривые настройки магнетрона для разных диаметров по лого резонатора £>„:

1)49 м м ; 2) 40 мм .

полого резонатора Dv, т. е. с уменьшением его резонанс ной волны, диапазон настройки системы на Кя - и Цл - видах колебаний в сторону коротких волн расширяется

(более заметно для К я - в и д а ) . Соответственно увеличи ваются наклоны кривых настройки на длинноволновых


участках	д и а п а з о н а		настройки		(более	заметно		дл я Ц л -
в и д а ) , и величина		рабочего		хода элемента			настройки А/
сокращается, что		ухудшает		эксплуатационные				характе
ристики магнетрона.
М о ж н о	показать,		что чем		больше	наклон		кривой
^м(со) и чем меньше, наклон				кривой ^р((о), тем				меньше
коэффициент стабилизации				дл я	Ц я - в и д а		5 с т Ц ] г	в точ-

135

ке К = Хом. Н а к л о н ж е кривой входного сопротивления колебательного контура в резонансной точке пропорци


онален его волновому сопротивлению . Поэтому						для обес
печения устойчивой	работы			магнетрона на Ц я - в и д е коле
баний в д и а п а з о н е	волн		более 5% ж е л а т е л ь н о			волновое
сопротивление системы			р с	выбирать	по возможности
большим, а волновое		сопротивление			полого резонатора
р р — по возможности		м е н ь ш и м .

Рис. V.12. К экспериментальному определению величин приращения ДЛц^ и Акр, входящих в формулу (V. 12).

Уменьшение		величины р р целесообразно					производить
за счет уменьшения аксиальной длины						стабилизирующе
го резонатора		hv.
Опыт подтверждает высказанные соображения: маг
нетрон с увеличенным			волновым		сопротивлением			р с (до
6 Ом) и уменьшенным			волновым		сопротивлением			полого
резонатора р Р		( / i p = 4,5	мм, D p	= 49 мм)		устойчиво		рабо
тал	в диапазоне 8%:- Пр и этом коэффициент стабилиза
ции	( 5 с т Ц я . ) х = х	был равен 1,3.
Заметим, что коэффициент				стабилизации			5 с т Ц т с в	точке
Я =	Я 0 м может	быть определен		по	формуле
	( S C T U J X = X o m			Г Г д ^ / Д Л р '				( V - 1 2 )

186

187

где ДЯЦ т с	— приращение	резонансной длины				волньГсистемы
соответствующее перемещению			поршня		на	величину А 1 ;
А Я Р — 'приращение резонансной			волны		полого			резонато
ра, соответствующее п е р е м е щ е н и ю				п о р ш н я А 1 на					ту ж е
величину.
Рис . V.12 иллюстрирует способ экспериментального
определения величин ДЯЦ 1 с и АЯР по кривым							настройки
магнетрона и полого резонатора . При этом						кривая			Я Ц х ( / )
снимается обычным путем, а к р и в а я						— п р и		закоро
ченной щели связи. В последнем случае					полый		резонатор
оказывается очень слабо с в я з а н н ы м с					анодным			блоком .
Поэтому	ветви кривой	настройки		такого		с л а б о		связан

ного резонатора с достаточно большой точностью вос

производят

кривую

Я р ( / ) д л я изолированного

(от

анод

ного

блока)

резонатора, за

исключением узкой

области,

где

частота

вынужденных

колебаний полого

резонатора

совпадает

собственной

частотой

анодного

блока.

Д и н а м и ч е с к и е

характеристики

магнетрона,

удовле

творяющего

требованиям,

сформулированным

в н а ч а л е

п а р а г р а ф а , представлены

на

рис. V.13.

3. Прочие способы асимметричной настройки

магнетронов внешним

резонатором

К ним относятся способы, в

которых полый резона

тор непосредственно не с в я з а н с анодным блоком

маг

нетрона.

Некоторые

варианты

таких

магнетронов

описаны

в р а б о т а х

(4,

48] в

связи

проблемой с т а б и л и з а ц и и ча

стоты магнетронов. О д н а к о

к а к

способы они

не

пред

ставляют

особого

интереса

из-за

узкополосности

(диа

пазон настройки не свыше 1 % ) и критичности выходных

параметров	магнетрона к изменению п а р а м е т р о в	полого
резонатора,	передающей линии и нагрузки .
Н е с м о т р я	на отмеченные недостатки, т а к и е	магне

троны могут найти применение на практике как стаби

лизированные		магнетроны	с подстройкой	частоты.
С этой	целью	в конструкции	полого резонатора или
анодного	блока	д о л ж е н быть	предусмотрен	подвижный

элемент для осуществления механической подстройки

частоты	магнетрона .
Рис.	V. 14 иллюстрирует способ механической под
стройки	частоты стабилизированного магнетрона, в ко-
188


Рис. V . i4 .	Стабилизирующий ре
зонатор . включен в			выходное
устройство		магнетрона:
/ — а н о д н ы й	б л о к ;	2 — к а т о д ; 3 — ста
б и л и з и р у ю щ и й р е з о н а т о р ;			4— т р а н с
ф о р м а т о р	с о п р о т и в л е н и й ; 5 — ш т ы р и

ко р о н к и .

тором перестройка частоты достигается обычным путем

(введением в	резонаторы	г* М
анодного блока	индуктивной

штыревой коронки), а стабилизация частоты осуществ ляется с помощью полого резонатора, настроенного на

фиксированную		волну	(на среднюю волну	диапазона
настройки	нестабилизированного магнетрона)			и	вклю
ченного м е ж д у анодным блоком и выходным				устройст
вом магнетрона .
Такой	способ	настройки стабилизированного			магне
трона обладает рядом			преимуществ:

—может быть осуществлен в конструкции любого серийно выпускаемого магнетрона с механической пере стройкой частоты;

—обеспечивает приблизительно на порядок более вы

сокую, чем у обычных	магнетронов,	стабильность	часто
ты при одновременном	воздействии	нескольких дестаби
лизирующих факторов .
Д л я импульсных магнетронов 3-см диапазона,			напри

мер, нестабильность генерируемой частоты при одновре

менном .воздействии различных факторов						составляет
50—70 МГц .
В ряде случаев при использовании					стабилизирующе
го резонатора		в сочетании с	термокомпенсирующими
устройствами и		ферритовыми	р а з в я з к а м и			удается по
низить с у м м а р н у ю относительную нестабильность							часто
ты до величины		(1—2) -10~4 , т. е. почти			на два п о р я д к а .
Если с у м м а р н а я нестабильность частоты не превы
шает	10—20 МГц, то стабильность			(1—2)-10~4			может
быть	достигнута	при использовании		одного		лишь	полого
резонатора (без использования			ферритовой			развязки и

те р м о к о м п е и с а т о р а ) .

Та к и м образом, при прочих равных условиях с у м м а р ное действие термокомпенсатора и ферритовой р а з в я з к и сводится к увеличению частотной стабильности магне трона приблизительно в 3 раза . Выбег частоты стабили-

зированного .Магнетрона в

1,5—2

р а з а

меньше, чем «е-

стабилизированного

магнетрона.

Приведем основные соотношения и результаты динамических

испытаний

для

магнетрона,

схематически

изображенного

на

рис.

V.14.

Параметры

и характеристики

нестабилизированного магнетрона:

число резонаторов

N=\8,

резонаторы типа «щель-отверстие»; волно

вое

сопротивление

системы р с = 3 Ом; диапазон

перестройки

часто

ты ±2,5%; мощность в импульсе

Р н = 250 кВт; коэффициент

полез

ного

действия

г|=35%;

коэффициент

затягивания

частоты

« 1 5

МГц;

коэффициент

электронного

смещения

частоты

е =

=0,5

МГц/А; скважность

Q = l ООО; выбег частоты

~6—8 МГц.

Если между

выходным резонатором анодного

блока и выходным

трансформатором включить стабилизирующий резонатор, настроен ный на фиксированную частоту /р, то при равенстве резонансных ча

стот анодного				блока /о м и полого			резонатора / р		справедливо следу
ющее приближенное					выражение		для	коэффициента		стабилизации
5 С т	магнетрона:
			S C	I =			к—•—		И ,		(V.13)
				2 Z o P c / V 2 ( l - ^ / A K 2				p ) i = > o M ^ p
где	Z 0	— волновое сопротивление					стабилизирующего			отрезка волно
вода;		Ri и Xi — активная и реактивная составляющие									сопротивле
ния,	вносимого			в полый		резонатор 3		нагрузкой	через		выходной
трансформатор				4 (рис. V.14); п — число полуволн, укладывающихся
на длине стабилизирующего отрезка волновода.
	Выражение (V.13) получено в результате подсчета величины
отношения			приращений			реактивных		составляющих		сопротивлений
AXi	и АХ2,		вносимых		в	нестабилизированный и			стабилизированный

магнетроны (при воздействии какого-либо дестабилизирующего фактора) и вызывающих изменение резонансной частоты анодного

блока соответственно на величины Д/ч и Af2:
S C T = A / I / A F 2 = A X I / A X 2 .	(V.14)
Если Zg>/*f + Х\, то (V.I3) упрощается:

" ° 2

^ м " - ^ р 1 + ь

< v - ' 3 ' »

Формула

(V.13')

дает

близкие

к опытным

данным

значения

S C T

уже при S C T >2 . Из

этого соотношения следует, что 5 С Т

увели

чивается с увеличением

параметров

стабилизирующего

резонатора

Zo и п, а также с уменьшением

параметров резонаторной

системы

N и р с . Поэтому

для

получения

больших

величин

S C T

(при

задан

ных

величинах

п,

рс)

целесообразно

использовать

качестве

стабилизирующего резонатора отрезок круглого волновода, волновое сопротивление которого для волны типа Н ц приблизительно в 2 раза больше волнового сопротивления прямоугольного волновода (для волны типа Ню) при тех же величинах удлинения волн в волново дах. При параллельном подключении стабилизирующего резонатора

190

<<< < Предыдущая 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819 / 3319 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ