2.2. Описание объекта исследования

В качестве объекта исследований в работе используется пятире-зонаторный усилительный клистрон с магнитной фокусирующей системой. Этот прибор в основном подобен изображенному на рис. 2.1. Основной особенностью исследуемого образца является использование специальных двухзазорных резонаторов, повышающих эффективность отбора СВЧ-энергии по сравнении с однозазорными.

Эскиз двухзазорного резонатора и эпюры распределения электрического поля в его зазорах представлены на рис. 2.5. Такой двухзазорный резонатор можно получить из однозазорного. Для этого необходимо направить поток не по оси коаксиального резонатора , а по его радиусу. В этом случае электронный поток будет дважды проходить пространство взаимодействия. Для обеспечения торможения потока в обоих зазорах необходимо, чтобы угол пролета между центрами зазоров был кратен нечетному количеству π, т. е. .

Более детально строение резонатора и клистрона в целом можно рассмотреть на специальном макете, а также в [5]. Другие параметры прибора: ток луча 60 мА, ускоряющее напряжение= 2,6 кВ, рабочая частота= 3300 МГц, КПД50 % ,= 40 дБ,0.2 %.

2.3. Описание измерительной установки

СВЧ-схема измерительной установки показана на рис. 2.6. Панорамный измеритель затухания, содержащий блок генератора качающейся частоты ГКЧ и блок индикатора, служит для возбуждения клистрона и исследования формы амплитудно-частотной характеристики. Направленные ответвителиHО1 и HО2 служат для подачи части мощности из входной и выходной цепей на индикаторный блок, где сигналы сравниваются. Аттенюатор A1 служит для изменения мощности, возбуждающей первый резонатор. Градуировочный график этого аттенюатора выдается лаборантом. Основная доля выходной мощности рассеивается в нагрузке, снабжённой радиатором. Направленный ответвитель НО3 с детекторной секцией Д, подсоединенной к индикатору, И2 служат для индикации уровня выходной мощности при работе прибора в режиме непрерывной генерации, когда нельзя использовать индикаторный блок панорамного измерителя. Для измерения температуры коллектора используется термопара с индикатором И1.

Коэффициент усиления с учетом ослабления, вызванного включением аттенюатора А2, определяется по панорамному измерителю. Это ослабление составляет 40 дБ. Поэтому при использовании панорамного измерителя

где – показания индикаторного прибора панорамы.

На рис. 2.7 показана схема включения прибора по постоянному току. Коллектор и блок резонаторов находятся под потенциалом «земли». На катод падает отрицательное напряжение2600 В. Для регулировкитока луча используется управляющий электрод, на который подается отрицательный (относительно катода) потенциал1200 В. Накал осуществляется источником переменного тока с напряжением 6.3 В.

2.4. Программа работы и указания к ее выполнению

1. Исследовать работу клистрона при синхронной настройке резонаторов.

1.1. Исследовать зависимость формы АЧХ от уровня входной мощности. Зарисовать соответствующие осциллограммы. Определить полосу рабочих частот .

1.2. Измерить амплитудную характеристику клистрона на трех частотах: ,,( полоса рабочих частот для оптимального уровня ).

2. Исследовать работу клистрона в режиме максимального КПД.

2.1. Повторить операции п. 1 данного раздела.

2.2. Измерить максимальную выходную мощность, рассчитать КПД.

2.3. Измерить и сравнить температуру коллектора в двух случаях: при поданной мощности возбуждения и без нее.

2.4. Зарисовать эскиз резонатора, измерить основные размеры пространства взаимодействия.

Порядок работы с приборами и последовательность измерений осуществляется по специальной инструкции, выдаваемой преподавателем в начале лабораторной работы.