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

к.

ft. Д.

и

др.) и интересуются

л и ш ь д и а п а з о н о м

пере­

стройки

частоты и стабильностью

колебаний .

Оценка

н а с т р а и в а е м ы х

и

с т а б и л и з и р о в а н н ы х

гене­

р а т о р о в

по

у к а з а н н о м у

п р и з н а к у

м о ж е т

быть

произве­

дена

по

критерию, сущность

которого

состоит

в

сле­

д у ю щ е м .

Известно,

что

мощный

магнетрон

перестраивается

труднее, чем

м а л о м о щ н ы й .

Н а з о в е м реактором любой элемент, который осуще­

ствляет

настройку

магнетрона

на

з а д а н н у ю

частоту,

а

мощность,

л о к а л и з о в а н н у ю

в

н е м , — м о щ н о с т ь ю

реак ­

тора.

В

таком

случае р е а к т и в н а я

мощность,

т р е б у е м а я

от

любого

типа

р е а к т о р а

д л я

осуществления

перестрой­

ки

частоты

на

величину

А///о,

м о ж е т

быть п р и б л и ж е н н о

в ы р а ж е н а

с л е д у ю щ и м соотношением:

где Р,р — р е а к т и в н а я

мощность р е а к т о р а ; fo — номиналь ­

ная

частота генератора;

F — коэффициент з а т я г и в а н и я

частоты генератора;

Рп

— п о л е з н а я

мощность генера­

тора,

о т д а в а е м а я в нагрузку; Д ' с в и

Км — соответственно

магнетрона

и

коэффициент

использования

реактивной

мощности

реактора .

Соотношение

(1.3)

легко получается, если

учесть, что

2 Л / / / 0 ^ А Л р / Р м р ,

P™P = QmPu,

QB „«0,417/oAF

И

Р р =

—АР-р/КсъКц.

З д е с ь АРР — р е а к т и в н а я

мощность, требуе­

мая д л я перестройки;

Рмр

— р е а к т и в н а я мощность

в ре­

зонаторной

системе

магнетрона .

И з

соотношения

(1.3)

следует,

что,

чем

больше

отно­

сительная

величина

д и а п а з о н а

перестройки

частоты,

чем меньше

степень

з а т я г и в а н и я частоты и больше по­

л е з н а я мощность

магнетрона,

тем

б о л ь ш а я

р е а к т и в н а я

мощность

требуется

от

р е а к т о р а

и

тем

труднее

его

создать . Это

справедливо

д л я

л ю б ы х

типов

реакторов,

в том

числе

и

д л я электронных . В последних

мощность

предопределяется

не

только

электрической

прочностью

его п р о м е ж у т к о в

и

средствами

рассеяния

потерь,

но и

н а п р я ж е н и е м

и

током

электронного

пучка,

т. е.

ско­

ростями и числом электронов .

Д л я

оценки

качества

стабилизированных

магнетро ­

нов с

перестройкой

частоты

м о ж е т с л у ж и т ь

соотноше-

ние, аналогичное соотношению

(1.3):

Я р ^

0,835,

М

1

(1.4)

F

К

К,И

(

н

где 5 С т — коэффициент стабилизации,

физически

опре­

д е л я е м ы й как

отношение,

суммарного

изменения

часто­

рующего устройства

к

с у м м а р н о м у изменению

частоты

от

воздействия

тех

ж е д е с т а б и л и з и р у ю щ и х

ф а к т о р о в

при

наличии стабилизирующего

устройства;

ЯС т — мощ ­

ность, з а т р а ч и в а е м а я

на

с т а б и л и з а ц и ю .

М ы

видим,

что

и

в

этом

случае

проблема

создания

широкодиапазонного

магнетронного

генератора

решает ­

ся

тем

труднее,

чем

больше

мощность

генератора,

меньше

степень з а т я г и в а н и я частоты,

больше

коэффи ­

циент

стабилизации

частоты

и

больше

требуемый

диа­

пазон

перестройки

частоты.

Если

с т а б и л и з а ц и я

осуществляется

полым

резонато ­

ром,

то

Р с т ~ 0 .

Если

с т а б и л и з а ц и я осуществляется

син­

хронизацией

магнетрона

посторонним сигналом,

то

низирующего генератора;

если ж е

с т а б и л и з а ц и я

часто ­

ты достигается с п о м о щ ь ю системы автоподстройки

того

или иного типа,

то

мощность

Рст

соответствует

мощ­

ности, требуемой от

системы автоподстройки.

Подчеркнем

еще

раз,

что

соотношения (1.3)

и

(1.4)

тивности действия м е х а н и з м а

перестройки

частоты

в магнетронном

генераторе данного

типа

и д л я

сравне­

ния различных

типов

н а с т р а и в а е м ы х

магнетронных

генераторов по

этому

признаку:

они

определяют л и ш ь

частоты. З а м е т и м , однако, что

соотношения (1.3)

и (1.4)

находятся в согласии с о б щ и м и

соотношениями

электро ­

д и н а м и к и полых систем (1.1) и

(Г.2).

3. Свойства входных

характеристик

Входной характеристикой многорезонаторного магне­

трона н а з ы в а е т с я

зависимость

входного сопротивления

Z B X (или

входной

проводимости

FB x)

ОТ частоты, опре­

д е л я е м а я

на его входных « з а ж и м а х »

(рис- 1.1)*. .

/ — с о г л а с о в а н н ы й

и с т о ч н и к

СВЧ

к о л е б а н и й ;

2 — в о л н о в о д н а я

и з м е р и т е л ь н а я

л и н и я ; 3 — а н о д н ы й б л о к м а г н е т р о н а .

Функции ZB X (co) и FB X (co)

п о з в о л я ю т

наиболее

полно

описать

количественные

и

качественные

характеристики

резонаторной

системы

магнетрона

в з а д а н н о м

д и а п а з о ­

не частот. З н а я

входную

х а р а к т е р и с т и к у

резонаторной

системы,

м о ж н о определить

все

другие

ее

х а р а к т е р и ­

стики

и

п а р а м е т р ы ,

в

том

числе

спектр

резонансных

частот

и

э к в и в а л е н т н ы е

п а р а м е т р ы

резонаторов .

В

не­

котором

смысле входные характеристики

ZB X (co) и

УВ х(ю)

м о ж н о

н а з в а т ь

универсальными

х а р а к т е р и с т и к а м и

маг­

нетрона.

Пусть анодный блок магнетрона возбуждается от постороннего

источника

СВЧ колебаний так, как это показано

на

рис. 1.2.

Со-

* Хотя на рис. 1.1 условные «зажимы»

изображены

точками, как

и на обычных радиосхемах,

функции ZBx(co) и Увх(о))

следует

отно­

сить не к точкам, а ко всему сечению по длине анодного

блока.

( « * -

СО*) (СО* -

СО*,) . . . (<0* -

0>2

_ , )

Z „ (со) = /Лео 1

5

П

о

> (1.5)

1

1

I

I

)\

X Iй & /

A)0I

\uoz

/и05\о0ц.

/uJ,cJ0SJul

/1* / •»•

1 7

г I~

7

\ / 2

Ь

| / 2

й

/2

1

2\ 2

Д-]Г 1

12 J<

/

'/'

1

1

|

1

1

Г

1

1

i

1

Рис. 1.3. Качественный ход кривых входного

сопротивления ( Z B X =

= }ХВц) для 16-резонаторной

системы

без связок, возбуждаемой че­

r A i =

| r A , | e | * ( Z „ - Z e ) / ( Z „ + Z e ) ,

(1.6)

где Г Г А А | — м о д у л ь

коэффициента отражения;

Ф — фаза

коэффи­

циента отражения;

Z 0

— волновое сопротивление

однородной линии

•передачи.

вает

область

существования

я-вида колебаний

(n — N/2)

и

бли­

жайшего к нему паразитного

вида (n = N/2—1).

Вверх по оси орди­

нат

(со

знаком

« + ») отложены фазы, которым соответствует

индук­

тивный

характер входного

сопротивления магнетрона; вниз

по

оси

(со

знаком «—») — фазы,

которым соответствует емкостный

харак­

— О — О -

э к с п е р и м е н т а л ь н а я к р и в а я , п о с т р о е н н а я п о ф а з о в о й х а р а к т е р и с т и к е

2 п р = / c t g

Ф/2;

— X — X — а п п р о к с и м а ц и я

р е а к т и в н о й с о с т а в л я ю щ е й в х о д н о г о

с о п р о т и в л е н и я

при п о м о щ и д в у х н у л е й

и д в у х п о л ю с о в :

и Р — '

X

2

2

•

( Х ^ - Х * ) ( Х ^ - Х * )

а п п р о к с и м а ц и я £ п р

при

п о м о щ и

о д н о г о

н у л я и о д н о г о п о л ю с а :

'

_ .

А

г

0 1 — х '

XQ2 - X"

Сравнение

рис. 1.4 с рис.

1.5 говорит в пользу метода фазовых

характеристик:

ветви

кривых

ZBX((o)

уходят в бесконечность, что

затрудняет их

построение и определение местоположения полюсов

на оси частот

(длин

волн).

Фвя*ин=^'3мк /|юя — M W 2 _ , | ,

(1.15)

тронов называютс я такие системы, у которых хотя

бы

один

из резонаторов отличается

по своим

п а р а м е т р а м

от остальных . В этом смысле

системы с технологиче­

ским

разбросом п а р а м е т р о в

резонаторов,

т. е.

все

асимметричными

системами .

Более сильная степень асимметрии резонаторной си­

стемы может быть вызвана :

—

асимметричным выходным устройством (выход­

ным

устройством,

связанным

с одним

р е з о н а т о р о м ) ;

— асимметрично н а с т р а и в а ю щ и м или стабилизирую ­

щим систему полым

резонатором;

—

р а з р ы в а м и

связок.

Н а и б о л ь ш е е значение

имеют те

нарушения

симмет­

рии системы, которые в ы з ы в а ю т с я реактивными

внеш­

ними

элементами .

Д а ж е

при

а н а л и з е

влияния

на резо-

наторную систему

асимметричного

выходного

устройст­

ва в

большинстве

случаев

следует учитывать л и ш ь

реактивную с о с т а в л я ю щ у ю

сопротивления,

вносимого

2*

19