Стр.202-301 (1152180), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Лля наглядности точки, соответствующе!в одной и той же геличине С', соединены сллошной кривой, хотя фи- Используя (7.27) и переходя от резонансной частоты к резонансной алине волны Х„, получаем уравнение (7 ЗЗ) зический смысл, разумеется, при замкнутой в кольцо сиетеме имеют только целочисленные значения п. Непрерывная кривая Х = 7(п), или, что то же, )т = )рр) представ.
ляет собой дисперсионную характеристику нерезонансной замедляющей системы, соответствующей рассматриваемой системе мнгнетрона. Поскольку угол гр обратно пропорционален фазовой скорости волны, следует заключить из рис. 7.8, а, что в данном случае дисперсия является нормальной. л, зп "и 00 80 0,5 2 0 е 2 д е 0) д) ц (я.ди а) (Л -0о Рис. 7.8 Спектры видов колебаний 8-ревонаторного магнетрона с учетом свези за счет емкости сегмен. тов (а) и зв счет взаимной индукции между резо.
наторами (б) Спектр видов колебаний, представленный на рио. 7.8, а, гаков, что резонансная длина волны и-вида )ч, лишь незначительно отличается М от алины волны ближайшего вида, для которого л = в — 1. Обычно разность частот указанных видов колебаний называют разделением частот и выражают в процентах по отношению к резонансной часпз. ге и-вида: (7.34) Чем больше разделение чистот, тем более стабильной может быть работа магнетрона. В рассмотренном случае при (т( =* 8 разделение частот оказывается небольшим — только около !% при 7г = 0,5. Из уравнения (7.33) С следует, что при увеличении числа резонаторов разделение частот становится еще меньше.
Чем больше диаметр катода и поверхность кость С', тем сильнее разделены 2,„= ). 1 т 1 — — соз — . 2М 2лн ! М (7.35) Через Е здесь обозначена эквивалентная индуктивность одиноч. ного резонатора. Спектры видов колебаний, соответствующие уйвавнению (7.35), построены на рис. 7.8, б для различных значений —. Как видно из этих кривых, дисперсия рассматриваемой замедляющей системы при преобладающей роли магнитной связи носит аномальный характер.
Таким образом, резонансная частота и-вида может лежать как выше, так и ниже частот других видов колебаний и резонансной частоты изолированных резонаторов. В обоих случаях разность частот и ги видов — и1 — — 1) оказывается очень небольшой и уменьшается при 2 (2 увеличении числа резонаторов. Опыт показывает, что вид спектра, близкий к рис. 7.8, б, наблюдается при высоте (длине) анодного блока порядка (0,1 †; 0,2) Х. При значительном увеличении длины блока типичен спектр, рассмотренный на рис.
7.8, а. д. Разделение видов нолебаний а мноеорезонаторнмл магнетронан Для устойчивой работы магнетронного генератора желательно иметь разделение резонансных частот и-вида и ближайшего к нему вида ( — — 1) порядка 10 — 20 е. Во всяком случае, разделение частот М о 12 не должно быть меньше полосы пропускания анодього блока на и- виде колебаний, которая равна обратной величине нагруженной добротности анодного блока 9а.
Эта величина у большинства магнетронов имеет порядок 100 †5. Однако, как было показано, разделение частот симметричного анодного блока даже при М = 8 не превышает сегмента, т. е. чем значител виды — и ( — — 1). Ф'У Кривые, изображенные 7.8, а, не дают точной картины резонансных частот анодн В действительности связь между резонаторами является более сложной, чем было принято при выводе уравнения (7.33), При малой высоте (длине) анодного.блока в направлении оси магнетрона действие емкости связи С' проявляется менее сильно, чем взаимная индуктивность за счет магнитных силовых линий, замыкающихся через торцевые пространства. Пользуясь эквивалентной схемой, учитывающей взаимную индуктивность М между соседними резонаторами, можно получить спектр видов колебаний, отвлекаясь от существования емкостной связи.
Расчеты приводят к следующему выражению для резонансной длины волны Х„различных видов колебаний равнорезонаторного маг. нетрона: единиц процентов, С увеличением цисла резонаторов разделение частот ухудшается. Существуют два метода увеличений, разделения видов колебаний 1) применение связок в равкорезонаторном анодном блоке; 2) использование разнорезонаторного анодиого блока.
Связки представляют собой проволочные или ленточные кольца или скобки, соединяющие между собой соответственно только четные и только нечетные сегменты анода. На рис. 7.9 схематически изображены две варианта связок, располагаемых на обоих торцах анодного блока. Благодаря соединению сегментов через один связки обеспечи- гочки ссесинения с()ягсн с сагменмими а! Рис. 7 9. Одинарные (а) и двойные (б) кольцевые связки, применяемые для увеличения разделения видов колебаний магнетронов вают противофазные колебания, соответствующие я-виду, и сильно возмущают другие виды колебаний, для которых разность фаз !р отличается от и. Рассмотрим влияние связок на спектр видов колебаний.
Если анодный блок возбужден в режиме п-вида, то связки соединяют точки: находящиеся под одинаковым высокочастотным напряжением. Высокочастотные токи по связкам в этом режиме не протекают; связки лишь увеличивают накапливаемую в системе энергию электрического поля за счет емкости связок между собой и на сегменты. Весь анодный блок при зс-виде в отсутствие связок можно заменить, параллельным резонансным контуром с эквивалентными индуктивностью 7.
и емкостью С. Резонансная частота блока в отсутствие связок равна ! озп — — = . 3/~С Обозначим дополнительную емкость, обусловленную связками, через С„. Тогда резонансная частота блока со связками при и -виде определяется суммой емкостей С и С„и равна ! У(. (с+ с.,) Таким образом, чем больше емкость С„, тем ниже резонансная частота и-вида связанного блока в сравнении с резонансной частотой того же блока в отсутствие связок.
275 Влияние связок на резонансные частоты видов с малыми номе. Ф рами и оказывается существенно иным. При п ( — точки, в которых 2 связки присоединены к сегментам, не находятся под одпнаковым высокочастотным напряжением. По связкам протекают уравнительные токи. Проявляющаяся при этом индуктивность связок оказывается подключенной параллельно эквивалентному резонансному контуру.
С другой стороны, действие емкости связок С„уменьшается тем сильнее, чем ниже номер вида колебаний, Очевидно, что резо. нансные частоты видов с малыми номерами п должны увеличиться. Хл,бМ ла,см 12 10 и и и 1 г г Э В г й З В ДГ а) 6) Рис 7 1О Спектры видов колебаний анодных блоков ыагнет- ронов 10.сы диапазона; а — короткий раанорезонаторный блок со сзязкамн и беа сиязок, й=8; б-разнорезоиаториый блон, И !В; à — блок без связок; т — то ые с даойными коланезыми дзусторонннми саязками На рис. 7.10, а показано экспериментально наблюдаемое распределение резонансных частот короткого блока со связками и без связок. Как видно из этого рисунка, разность частот тт-вида и вида ( М вЂ” — 1) под действием связок возрастает. При двойных кольцевых 2 связках, расположенных с обеих сторон анодного блока, разделение частот может доходит до 15 — 20% и более.
В магнетронах дециметрового диапазона достигается разделение частот более 60%. Очевидно, что применение связок при длинных анодных блоках должно давать меньший эффект, чем при коротких блоках. Далее, действие связок ослабляется, когда их длина соизмерима с длиной волны. Наряду с улучшением разделения видов колебаний связки несколько ухудшают собственную (ненагруженную) добротность много. резонаторного блока. Увеличение потерь становится особенно заметным на волнах короче 3 см. Следует иметь в виду также конструктивные трудности использования связок в нижней части сантиметрового диапазона и особенно в миллиметровом диапазоне длин волн, где размеры анодного блока становятся весьма малыми. В этом участке диапазона СВЧ применение находит разнорезонаторная система анод. ных блоков магнетронов.
Устройство разнорезонаторного магнетрона схематически пока- зано на рис. 7.11. Резонаторы, располагаемые по окружности анод- ного блока, имеют неодинаковые размеры и, чередуясь через один, образуют две группы — группу «больших»(длииноволновых) и группу «малых» (коротковолновых) резонаторов*.
Результаты расчетов спектра видов колебаний разнорезонаторных магнетронов, подтверждаемые опытом, иллюстрируются ау Рис 7.11 Примеры устройства разнорезонаторных анодных блоков, à — Ллннневолневые резон«торы, » †коротковолнов резо- нвторы рис. 7.10, б. Резонансные частоты распадаются на две группы, соответствующие «коротковолновым» и «длинноволновым» резонаторам. При этом резонанс и-вида лежит между двумя группами и оказывается достаточно хорошо разделенным по ча- стоге по отношению к соседним видам колебаний.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
