Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Том 1 (1970) (1152176), страница 60
Текст из файла (страница 60)
10.35. Соответствующие эквивалентные схемы Рис. 10.33. Структура поля в цилиндрическом резонаторе при виде колебаний Ео О в случае, когда в цилиндрической поверхности имеется отверстие связи Рис. 1034. Эквивалентные схемы соединений волновода с полым резонатором. Буквы а, б, в проставлены в соответствии с рис 10 35 приведены на рис. 10.34. Следует обратить внимание на четверть- волновое расстояние от колебательного контура до длинной линии на эквивалентной схеме включения резонатора через узкую стенку волновода. Аналогичное четвертьволновое расстояние обсуждалось в ~ 6.6 по поводу свойств волноводных Н-тройников.
Для наглядности можно представить себе, что отверстие связи находится на короткозамкнутом конце четвертьволнового шлейфа, входящего в состав рассматриваемого волновода. Таким образом, можно говорить о последовательном, параллельном и оконечном включениях полого резонатора в волновод. В некоторых случаях при вклю- ж ф4~ чении полых резонаторов по схеме четырехполюсника используются одновременно два вида связи — связь Ф через отверстие с волноводом и связь через петлю с коаксиальной линией.
Примером подобного включения может служить проходной резонансный волномер 3-см диапазона, устройство и внешний вид которого Ф показаны на рис. 10.36 и 10.37. Соединения полых резонаторов с волновоДами, изобРаженные на Рис. Рис. 10 37. Внешний вид 10.35, применяются л ответвителк- волномера, иоказанного на ных антенных переключателях с вы- рис. 10.36 сокодобротными резонансными разрядниками.
Торцовое соединение через индуктивное окно (рис. 10.35, а) используется во многих генераторных и усилительных приборах, имеющих волноводный вывод энергии. Рис. 10.38. Связь цилиндрич е ск ог о резонатора с пря- йи моугольным вол- Рп~ нов одом через ~7~Р четв ертьволно в ы й трансформатор Лу/Ф »к — -— ~А „) '5 В волноводных выводах энергии электровакуумных приборов СВЧ находит применение и другой способ связи с полыми резонаторами, схематически изображенный на рис.
10.38,а на примере цилиндрического резонатора. Между волноводом и резонатором включен четвертьволновый волно- 359 Ог~стки электренсд ~ 10.9. ПОНЯТИЕ ОБ ИЗМЕРЕНИЯХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛЫХ РЕЗОНАТОРОВ В связи с невысокой точностью расчета большинства полых резонаторов особое значение имеет экспериментальное измерение их параметров. Наиболее часто на практике приходится сталкиваться с измерением резонансной длины волны резонатора Хо, соб- ~ Последовательное эквивалентное представление сопротивления потерь резонатора используется, например, при некоторых расчетах магнетронов. Собственная добротность контура в этом случае оказывается равной 360 водный трансформатор.
В стенке резонатора прорезана щель, размеры которой совпадают с размерами поперечного сечения трансформирующего волновода. Таким образом, реактивная проводимость окна связи в данном случае отсутствует, если отвлечься от небольших реактивных проводимостей, обусловленных нераспространяющимися высшими типами волн в области каждой из ступенек. Зквивалентные схемы по отношению к сечениям АА и ББ показаны на рис. 10.38,6. В качестве эквивалентной схемы резонатора в сечении АА целесообразно выбрать не параллельное, как обычно, а последовательное включение сопротивления Я, упоминавшееся в связи с рис. 9.1,а. Активное входное сопротивление четвертьволнового трансформатора со стороны сечения АА оказывается включенным последовательно с сопротивлением потерь Я'.
Трансформация параметров из сечения АА в сечение ББ с учетом свойств четвертьволнового трансформатора приводит к тому, что эквивалентная схема в плоскости ББ приобретает вид резонансного контура с параллельно включенной активной проводимостью 6 (рис. 10.38,б). Чем Ф меньше эквпвалентное сопротивление трансформирующего волновода Лэ, т. е. чем меньше размер Ь' четвертьволнового трансформатора, тем вьппе нагруженная и внешняя добротности ~е 7~ц~цщ~едд„~~~~ ~~д„,„,~~,е данного резонатора и тем больше активная проводимость 6 в сечении ББ.
Большой интерес представляет непосредственное возбуждение колебаний в резонаторе с помощью модулированного по плотности электронного пото~о зиаргии ка, С этой целью электронный пучок пропускается через отверстия или сетки в той части резонатора, где имеется максимальное высокочастотное электрическое поле, как показано на Рис. 1039. Возбуждение котеба- Рис. 10.39. Анализ показывает, что н ний в полоч резонаторе с по- правление движения электронов долж- мощью модулированного по плот но по возможности совпадать с наности электронного пот ка пРавлением электРических силовых линий внутри резонатора.
Сгустки электронов, двигающиеся с начальной скоростью ио, периодически проходя через резонатор, наводят в нем токи и отдают полю часть своей кинетической энергии. Зтот способ возбуждения, являющийся основой многих современных электронных приборов СВЧ, детально рассматривается в курсе электровакуумных приборов сверхвысоких частот. ственной добротности Яо, внешней добротности Я„и нагруженной добротности Я„. Существует большое число методов, находящих применение в различных условиях в зависимости от порядка величин ® и Я„, количества элементов связи исследуемого резонатора и т. д.
Ниже рассматриваются лишь некоторые типичные измерения, применяемые на практике. а. Измерение параметров резонатора с пОЛОщью измерительнОЙ линии Обратимся к полому резонатору, имеющему связь только с одной передающей линией. Эквивалентная схема подобного включения, которую можно назвать также схемой двухполюсника, рассматривалась на рис. 10.34, а. Один из весьма распространенных способов измерения по методу двухполюсника основывается на измерении коэффициента стоячей волны в линии, на конце которой находится резонатор, в зависимости от длины волны задающего генератора.
Упрощенная схема измерительной установки, в которой в качестве задающего генератора использован отражательный клистрон, изображена на рис. 10.40. Фин сирс данный ослабигп еяь инсироданный аа~иФиюель Рис. 10.40. Блок-схема волноводной установки с измерительной линией для измерения параметров полого резонатора по мето- ду двухполюсника Активная проводимость резонатора вблизи резонансной частоты практически неизменна. Поэтому можно считать, что входная проводимость резонатора при увеличении длины волны изменяется на полярной круговой диаграмме полных проводимостей йо окружности б=сопй, как показано на рис. 10.41*. Зависимость * Для уяснения этого следует вспомнить закон изменения величин 6 и ~В резонатора в зависимости от частоты и от длины волны, показанный на рис.
9.2. (10.34) (10.35) Через 6 и В здесь обозначены активная и реактивная проводимости полого резонатора в плоскости эквивалентного представления, выраженные в относительных единицах через характеристическую проводимость входной линии. Величины Х0 и 6, входящие в (10.33) — (10.34), известны из предыдущих рассуждений. Поэтому для определения добротностей резонатора требуется лишь найти абсолютную величину реактивной проводимости резонатора ~ В ~ на некоторой длине волны Х, не равной Х0. Рассмотрим с этой целью одну из точек кривой, изображенной на рис.
10.42, и, зная по величине р0 активную проводимость 6, найдем реактивную проводимость ~ В ~, соответствующую выбранному значению КСВ на волне Х. Проведем на круговой диаграмме окружность ~=сопз$, как показано на рис. 10.41. Точки пересечения окружностей р=сопз$ и 6= сопз$ определяют искомую величину ~ В ~ при выбранной расстройке 1 ЛХ~ = ~ Х вЂ” 101. При расчете добротностей по уравнениям (10.33) — (10.34) в принципе достаточно произвести отсчет ~В~ в одной точке. Для повышения точности, однако, можно воспользоваться измерениями КСВ при различных значениях длины волны Х, выбирая значения КСВ, удобные с практической точки зрения. Описанный метод дает хорошие результаты при значениях Я„, лежащих в пределах примерно от 10 до 1000, если величины р0 и р не выходят за пределы надежно измеряемых значений КСВ.
Соответствующий диапазон значений 6 лежит ориентировочно в пределах от 0,05 до 20. О. Осциллографические измерения параметров пОлых реЗОнаторов Измерение резонансной длины волны и добротностей полого резонатора возможно путем осциллографического наблюдения его резонансной кривой. Рассмотрим применение этого метода в случае, когда полый резонатор может быть представлен в виде четырехполюсника, т. е. имеет два элемента связи.
Простейший вариант установки для осциллографического измерения величин Х0 и Я„изображен на рис. 10.44. Частота колебаний измерительного генератора непрерывно качается (модулируется) вблизи резонансной частоты исследуемого резонатора. На экране осциллографа одновременно наблюдаются огибающие высокочастотных сигналов, проходяших через исследуемый резона- 364 тор и через волномер, причем последний обеспечивает метку для отсчета длины волны или частоты. В некоторых случаях метка от волномера создается путем модуляции луча по яркости, либо наблюдается в виде «провала» на основной резонансной кривой за счет отсоса части мощности из высокочастотного тракта. Ракси~ю3анныи Риксиро3анный дС/7!Уд Ы/77Ю76 ОСлйб0ГПЕЛЬ Рис.
10.44. Блок-схема волноводной установки для осциллографического измерения параметров полых резонаторов с двумя алементами связи В основе данного метода измерения добротности Я„лежит соотношение, справедливое для всякого резонансного контура, включенного по проходной схеме: (10.36) где Х~ и Х2 — длины волн, соответствующие прохождению через резонатор половинной мощности по отношению к мощности, проходящей на резонансной длине волны Хо (см. рис.
10.45, а). Яичка 5плнвме~и Рис, 10.45. К оцределению длин волн Хо, Х~ и Х2 по осциллограмме резонансной кривой в схеме, изображенной на рис. 10.44 Таким образом, измерение сводится к перемещению частотной метки по осциллограмме резонансной кривой (рис. 10.45, б, в) и к отсчету величин ~,о, Х~ и Х~ по градуировочной кривой или таблице волномера.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
