10 ЛБВО УВ-23, CУВ-45 (1013244)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

8

Цель работы – ознакомиться с устройством и принципом действия лампы бегущей волны (ЛБВ), а также экспериментально исследовать основные характеристики и параметры ЛБВ.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Лабораторный макет предназначен для исследования ЛБВ типа "О" 3-х сантиметрового диапазона типа УВ-23 (УВ-45).

Схема высокочастотных трактов ЛБВ приведена на рисунке 1. Источником входного сигнала служит генератор на ЛПД.

Рисунок 1. Схема входного и выходного волноводных трактов ЛБВ трехсантиметрового диапазона: НО – направленный ответвитель; _но – переходное затухание направленного ответвителя; НС – нагрузочное сопротивление; Д – детектор; ГСС – генератор стандартных сигналов; ЛПД – лавиннопролетный диод; _вх1 и _вх2 – затухание аттенюаторов ГСС.

При снятии характеристик установить ток ЛПД равным 3,44 мА для УВ-23 (2,7мА для УВ-45). При этом значении тока ЛПД мощность на выходе генератора Р_ген=1 мВт, а частота генерируемых колебаний f = 9130 МГц. Мощность сигнала на входе ЛБВ Р_{ВХ ЛБВ} может быть определена из соотношения (1).

Р_{ВХ ЛБВ} = Р_ГЕН/10^{0,1 вх} (1)

где: _вх= _вх1 + _вх2 – затухание аттенюатора генератора сигналов в дБ;

Р_ген– калиброванная мощность генератора.

Затухание аттенюаторов _вх1 (№164) и _вх2 (№173) генератора сигналов определяется по графикам градуировки этих аттенюаторов (см. Приложение).

С выхода ЛБВ колебания поступают в нагрузочное сопротивление (НС). Между выходом ЛБВ и НС включен НО с переходным затуханием _но= 9.6 дБ. Вторичное плечо НО используется для измерения мощности на выходе ЛБВ. Во вторичное плечо НО включены: детектор Д и микроамперметр мкА_Д для измерения тока детектора. Микроамперметр проградуирован в мощности колебаний, поступающих на детектор. Перед каждым измерением мощности детекторную секцию необходимо настраивать на максимум показаний микроамперметра мкА_Д. Мощность колебаний на выходе ЛБВ Р_{вых ЛБВ} определяется из соотношения (2) .

Р_{ВЫХ ЛБВ} = Р_Д·10^{0,1 вых} (2)

где: _вых =_НО – затухание в децибелах между выходом ЛБВ и детектором;

Р_Д – мощность колебаний на детекторе.

СОДЕРЖАНИЕ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с лабораторной установкой, назначением измерительных приборов и органов управления, расположенных на передних панелях блока питания и генератора стандартных сигналов.

2. Снять характеристику взаимодействия Р_{ВЫХ ЛБВ} = f₁(U_СП) при Р_{ВХ ЛБВ} = const и при постоянных значениях напряжения накала U_Н и напряжения на управляющем электроде U_УЭ, указанных в таблице 1.

При варьировании напряжения на спирали происходит изменение скорости электронов, поступающих в замедляющую систему, где распространяется электромагнитная волна. Доля кинетической энергии, передаваемой электронным потоком электромагнитной волне, зависит от их скоростей, т.е. от относительного угла пролета =l(1/v_Ф - 1/v_е), где  и v_Ф –частота и фазовая скорость электромагнитной волны, соответственно, v_е – скорость электронного потока. При = усредненная за период энергия, передаваемая волне от пучка, будет максимальной. В этом сдучае электронный сгусток находится все время в тормозящем поле волны и отдает максимум энергии.

При увеличении v_е (по сравнению со случаем =)  уменьшается. В этом случае уменьшается коэффициент модуляции электронного пучка по скорости, электроны группируются в сгустки дальше от входа ЛБВ (ближе к выходу) и сгусток меньшее время взаимодействует с волной. Энергия, отдаваемая волне, падает.

При уменьшении v_е ( по сравнению со случаем =)  увеличивается. Часть электронов сгустка в области выхода ЛБВ попадает в ускоряющее поле волны и, следовательно, забирают энергию у волны. Вследствие этого выходная мощность падает. При некотором значении v_е  v_Ф мощность падает до нуля, в этом случае электроны формируются в сгустки в области ускоряющего поля волны, т.е. они ускоряются волной и, следовательно, отбирают энергию у нее.

Напряжение на спирали U_СП изменять через 20 В, начиная с момента появления показаний прибора мкА_Д и до значения U_СП при котором мощность Р_{ВЫХ ЛБВ} уменьшится до нуля.

Экспериментальные данные занести в таблицу 1 и построить график характеристики взаимодействия Р_{ВЫХ ЛБВ} = f₁(U_СП) при Р_{ВХ ЛБВ} = const и при постоянных напряжениях на остальных электродах.

Определить U_{СП ОПТ} как напряжение на спирали, при котором выходная мощность принимает максимальное значение.

Таблица 1.

3. Снять амплитудную характеристику Р_{ВЫХ ЛБВ} = f_"2(Р_{ВХ ЛБВ}) при f = const, U_СП = U_{СП ОПТ} = const и при постоянных напряжениях на остальных электродах, указанных в таблице 2.

При увеличении амплитуды входного СВЧ сигнала возрастает модуляция электронного потока по скорости, электронные сгустки формируются ближе ко входу замедляющей системы, и по скольку средняя скорость сгустков определяется напряжением на спирали, относительный угол пролета будет возрастать, так как возрастает расстояние, на котором сформированные сгустки взаимодействуют с волной. Доля передаваемой кинетической энергии от сгустков волне увеличивается, что приводит к росту выходной мощности Р_ВЫХ. При больших уровнях входной мощности Р_ВЫХ начинает уменьшаться, что связано с перегруппировкой электронных сгустков из-за большой разности скоростей электронов, образующих сгустки, и продольной разгруппировкой сгустков. Часть электронов сгустков при приближении к выходу ЛБВ может вообще попасть в ускоряющую область СВЧ волны и забирать у нее энергию, что и вызывает уменьшение Р_ВЫХ.

Таблица 2.

Снятие амплитудной характеристики рекомендуется производить в следующей последовательности. Установить напряжения на электродах ЛБВ, указанные в таблице 2.

Мощность входного сигнала Р_{ВХ ЛБВ} изменять с помощью аттенюаторов от 0,0625 мкВт (_вх= - 42 дБ) до 1 мВт (_вх=0 дБ) через 3 дБ.

Экспериментальные данные занести в таблицу 2, вычислить коэффициент усиления ЛБВ по мощности К_Р= 10 lg(Р_ВЫХ/ Р_ВХ) , дБ и на общем графике построить амплитудную характеристику Р_{ВЫХ ЛБВ} = f₂(Р_{ВХ ЛБВ}) и коэффициент усиления ЛБВ по мощности К_Р= 10 lg(Р_{ВЫХ ЛБВ}/ Р_{ВХ ЛБВ}) при f = const, U_СП = U_{СП ОПТ} = const и при постоянных напряжениях на остальных электродах.

При построении указанных характеристик Р_{ВХ ЛБВ} и Р_{ВЫХ ЛБВ} откладывать в логарифмическом масштабе.

4. Снять зависимость выходной мощности от тока коллектора Р_{ВЫХ ЛБВ} = f₃(I_К) при Р_{ВХ ЛБВ}=8 мкВт и U_СП= U_{СП ОПТ}.

Увеличение тока коллектора происходит за счет изменения напряжения на управляющем электроде U_УЭ электронной пушки. Уменьшение напряжения U_УЭ (по абсолютной величине) вызывает увеличение количество электронов, эмитируемых катодом, т.е. увеличение тока пучка. В результате этого энергия, передаваемая от электронов СВЧ волне, возрастает, что и является причиной роста Р_{ВЫХ ЛБВ}.

Ток коллектора изменять путем изменения напряжения на управляющем электроде U_УЭ от –50 В до –15 В через 5 В.

Экспериментальные данные занести в таблицу 3 и построить график Р_ВЫХ = f₃(I_К) при Р_{ВХ ЛБВ}=8 мкВт и U_СП= U_{СП ОПТ}.

Таблица 3.

ОТЧЕТ

по лабораторной работе студент:

группа:

дата:

тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ЛАМПЫ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ (УВ-23,УВ-45)

1. Схема эксперимента.

1. Характеристика взаимодействия.

1. Амплитудная характеристика.

4. Зависимость выходной мощности от тока коллектора.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лабораторной работы