ТОП 10:

Електронні вакуумні прилади НВЧ



Електронні вакуумні прилади НВЧ

 

Методичні вказівки

до лабораторних робіт з дисципліни «Електронні та квантові прилади НВЧ» для студентів радіотехнічного факультету

Рекомендовано вченою радою радіотехнічного факультету

 

Київ

НТУУ «КПІ»

 

 


Електронні вакуумні прилади НВЧ [Текст]: з дисципліни «Електронні та квантові прилади НВЧ». Для студ. радіотехнічного ф-ту / Уклад.: Є.В.Кудінов ‑ К.: НТУУ "КПІ", 2012. – 34 с.

 

 

Гриф надано вченою радою радіотехнічного факультету НТУУ "КПІ"

(Протокол № ____ від _________________)

 

 

Рекомендовано навчально-методичною комісією радіотехнічного факультету

(Протокол № ____ від _________________)

 

Н а в ч а л ь н е в и д а н н я

 

Електронні вакуумні прилади НВЧ

Методичні вказівки

до лабораторних робіт з дисципліни «Електронні та квантові прилади НВЧ»
для студентів радіотехнічного факультету

 

 

Укладач Кудінов Євген Васильович, канд. техн. наук,доц.

 

 

Відповідальний

редактор Правда Володимир Іванович, канд. техн. наук, проф..

Рецензент Сєдов Сергій Олексійович, канд. техн. наук, доц.

 

 

За редакцією укладачів

 

 

 

 

НТУУ «КПІ»

Радіотехнічний факультет

03056, Київ, вул..Політехнічна, 12, корп. 17

Тел./факс (044) 454-92-93


 

 

З М І С Т

 

Лабораторна робота №1
Дослідження магнетронного генератора  
   
Лабораторна робота №2
Дослідження лампи зворотної хвилі типуО  
   
Лабораторна робота №3
Дослідження відбивного клістрона  
   
Лабораторна робота №4  
Дослідження лампи біжучої хвилі О-типу
   
Додаток
Вказівки по використанню вимірювача малої потужності М4-2  
   
Література

 

 


Лабораторна робота №1

ДОСЛІДЖЕННЯ МАГНЕТРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

 

Мета роботи - експериментально дослідити пакетований магнетрон безперервного генерування.

 

Зміст звіту

 

В звіті необхідно привести:

1. структурну схему вимірювальної установки;

2. залежність анодної напруги, вихідної потужності та ККД від струму магнетрону;

3. навантажувальні характеристики магнетронного генератора;

4. дані коефіцієнта затягування магнетрону;

5. пояснення експериментальних даних та кривих, а також опис на основі отриманих даних можливих областей використання магнетрону.

 


 

Лабораторна робота №2

ДОСЛІДЖЕННЯ ЛАМПИ ЗВОРОТНЬОЇ ХВИЛІ ТИПУ О

 

Мета роботи - вивчити конструкцію лампи зворотньої хвилі (ЛЗХ), її параметри, характеристики та умови експлуатації. Об'єкт дослідження -пакетована малопотужна ЛЗХ типу О із зустрічно-штиревою сповільнюючою системою.

Короткі відомості про ЛЗХ

Лампа зворотньої хвилі є широко діапазонним генератором НВЧ, який володіє електричним перестроюванням частоти в межах октави та більше. Перестроювання частоти генерованих коливань в ЛЗХ здійсьнюється зміною напруги на сповільнюючій системі. Безінерційність перестроювання частоти ЛЗХ дозволяє на їх базі конструювати різноманітні схеми автоматизованих вимірювань на НВЧ, схеми радіозахисту та радіозавад тощо.

В основі механізму роботи ЛЗХ типу О лежить взаємодія електронного потоку із зворотньою просторовою гармонікою ВЧ поля. Зворотнім просторовим гармонікам відповідає аномальна дисперсія, тому відповідно, групова та фазова швидкості мають протилежні напрямки. Якщо швидкість електронів приблизно рівна фазовій швидкості гармоніки на даній частоті, то відбувається взаємодія електронів із зустрічною хвилею, тому швидкість електронів та фазова швидкість хвилі мають однакові напрямки.

На відміну від лампи біжучої хвилі (ЛБХ), в лампі зворотньої хвилі суттєво змінюється характер наростання амплітуди ВЧ поля та модуляція по щільності електронного потоку (рис. 2.1). В ЛБХ повздовжня компонента напруженості електричного поля та амплітуда змінної складової конвекційного струму експоненціально зростають від вхідного до вихідного кінця сповільнюючої системи. В ЛБХ за рахунок зустрічного руху електронів та потоку енергії величина зростає в напрямку, протилежному зростанню щільності електронних згустків. Енергія збудженого поля передається на вхід електронного потоку, завдяки чому утворюється зворотній зв’язок, який приводить при певних амплітудних та фазових умовах до самозбудження генератора.

Електронне перестроювання частоти генерації ЛБХ забезпечується зміною прискорюючої напруги , яка прикладена між катодом та другим анодом. Крутість електронного настроювання визначається дисперсною характеристикою сповільнюючої системи.

Для зустрічно-штирьової системи в першому наближенні можна скористатись наступним простим виразом фазової швидкості:

 

, (1)

де - швидкість світла; та - розміри сповільнюючої системи, зображені на рис.2.2.; - довжина хвилі в вільному просторі, - номер просторової гармоніки.

За допомогою виразу (1) нескладно визначити коефіцієнт сповільнення та сповільнену довжину хвилі в такій системі, оскільки , а також розрахувати криву електронного перестроювання частоти ЛЗХ , виконуючи умову синхронізму:

 

. (2)

 

Так, для першої від'ємної гармоніки Р= -1, на основі (1) та (2) отримуємо залежність в вигляді:

(3)

 

Вираз може бути використаний для орієнтованого розрахунку електронного перестроювання частоти ЛЗХ зі сповільнюючою системою типу зустрічних штирів.

Таким чином, в силу аномальної дисперсії зустрічно-штиревої сповільнюючої системи частота генерації ЛЗХ збільшується з ростом напруги . Крива електронного перестроювання частоти ЛЗХ має вигляд, який зображений на рис. 2.3.а, звідки видно, що крутість електронного перестроювання збільшується при зменшенні .

Частота генерації ЛЗХ має слабу залежність від напруги першого анода, яка визначає величину променя , та звичайно зменшується із збільшенням струму променя, як зображено на рис.2.3.б.

Зона генерації ЛЗХ, яка зображена пунктиром на рис.2.3.в, має на практиці вигляд різко зрізаної кривої, як вказано суцільною лінією на цьому ж рисунку. Зміна потужності ЛЗХ, тобто глибина зрізаності зони генерації визначається якістю узгодження виводу енергії ЛЗХ із зовнішнім трактом. Тому елементи тракту не повинні вносити відбиття в широкому діапазоні частот.

Представляє інтерес залежність потужності генерації ЛЗХ від струму променя , яка зображена на рис.2.3.г. Самозбудження ЛЗХ відбувається при деякому значенні струму променя, який називають пусковим струмом . Величина пускового струму залежить від напруги сповільнюючої системи та її розмірів. Для оцінки величини пускового струму можна скористатись виразом

,

 

де - опір зв’язку, N - електрична довжина сповільнюючої системи, тобто число сповільнюючих довжин хвиль, які укладаються вздовж сповільнюючої системи. Електрична довжина сповільнюючої системи ЛЗХ не перевищує N=20. Опір зв’язку зустрічно-штиревої сповільнюючої системи в робочому діапазоні =5-15 Ом. Таким чином, пусковий струм, в досліджуваній ЛЗХ змінюється від 5 до 30 мА.

Рис.2.1. Схема пристрою ЛБХ (а) та ЛЗХ (б): 1 – катод та фокусуючий електрод; 2 - перший та другий аноди; 3 - сповільнююча система; 4 - узгоджене навантаження; 5 - поглинач; б - колектор

 

Рис.2.2. Сповільнююча система типу зустрічних штирів з коаксіальним виводом енергії

 

а б
в г
Рис.2.3.. Характеристики ЛЗХ: крива електронної перестройки (а), крива електронного змішування частоти (б), зона генерації (в), залежність генеруємої потужності від струму (г)

 

Зміст звіту

 

В звіті необхідно привести:

§ схеми вимірювальної установки та пристрою ЛЗХ,

§ дані вимірювання діапазону електронного перестроювання при різних струмах пучка та розрахунку крутизни електронного перестроювання.

По даним вимірювань:

§ розрахувати та побудувати дисперсійну характеристику ЛЗХ,

 

А також:

§ привести результати осцилографічних спостережень та вимірювань зони генерації,

§ побудувати графік залежності пускового струму від прискорюючої напруги,

§ зробити висновок про зроблену роботу,

§ на основі отриманих даних описати можливі області використання ЛЗХ.

 


 

Лабораторна робота №3

Зміст звіту

 

У звіті необхідно привести:

1. схеми вимірювальної установки та пристрою клістрону;

2. дані осцилографічних спостережень зон генерації від узгодження та зв’язку з навантаженням;

3. побудувати графіки залежностей генерованої потужності клістрону від напруги випрямляча для різноманітних зон генерації, на цих же к кривих побудувати криві електронного настроювання ( залежності частоти коливань від напруги на відбивачі);

4. за результатами експерименту визначити діапазон електронного настроювання та крутизну електронного настроювання для кожної зони генерації.

 

В кінці звіту дати письмове завершення про зроблену роботу. Зіставити експериментальні дані про результати теоретичного аналізу. На основі отриманих даних описати можливі області використання відбивного клістрону.

 


 

 

Лабораторна робота №4

Зміст звіту

1. Структурна схема вимірювальної установки та схема конструкції ЛБХ.

2. Частотні характеристики ЛБХ

3. Графіки залежності вихідної потужності від величини вхідного сигналу (амплітудні характеристики).

4. Графіки залежності коефіцієнта підсилення ЛБХ від величини вхідного сигналу.

5. Графік залежності вихідної потужності від прискорюючої напруги.

6. Графік залежності вихідної потужності від струму пучка.

7. Пояснення експериментальних кривих.

8. На основі отриманих кривих описати можливі області використання ЛБХ.

 

 


 

Д о д а т о к

 

ВКАЗІВКИ ПО ВИКОРИСТАННЮ ВИМІРЮВАЧА
МАЛОЇ ПОТУЖНОСТІ М4-2

 

Діапазон робочих частот вимірювача потужності визначається виносними термісторними головками. В лабораторних роботах даного циклу використовується головка М5-20.

Для підготовки приладу до роботи до вимірювання НВЧ потужності потрібно тумблер живлення поставити в положення "Ввімк." та виконати такі операції:

 

1. Калібрування приладу. Перемикач роду робіт вимірювача потужності поставити в положення "Калібрування". Натискаючи до упору маленьку ручку "Калібрування" та обертаючи її, встановити відхилення стрілки по вимірювальному приладу ВП на крайню поділку шкали 150 мкВт, після чого маленьку ручку "Калібрування" відпускають.

2. Початковий баланс. Перемикач роду робіт перевести в положення "Поч. баланс" та провести баланс схеми (встановлення стрілки нуль-індикатора на нуль) грубо великою ручкою "Баланс". Початковий баланс мосту встановлюють при повній відсутності ВЧ-сигнала на вході термісторної головки. Для цього подається потужність на виході генератора ГЗ-14А за допомогою одного з "Атенюаторів виходу". Після початкового калібрування та встановлення початкового балансу прилад залишають в ввімкненому стані на 10... 15 хв без подавання на нього ВЧ-потужності. По проходженню цього часу повторюють операції "Калібрування" та "Поч. баланс".

3. Вимірювання НВЧ-потужності балансним методом.

A. Подається потужність, яку необхідно виміряти.

B. Перемикач роду робіт переводять в положення "Бал. вимір.". Не чіпаючи ручок "Баланс", відновлюється балансування моста по нуль-індикатору обертанням ручок "Вимірювання". Покази лічильного приладу, які відповідають точному вторинному балансу, визначає вимірювану потужність. Якщо лічильний прилад зашкалює чи, навпаки, відхилюється незначно, треба перемкнути межу відповідно на більшу чи меншу. Слід звернути увагу на те, що при перемиканні меж в процесі вимірювання точний баланс не зберігається. Тому при переході з межі на межу необхідно добалансувати схему ручками "вимірювання" при максимальній чутливості нуль-індикатора при натиснутій кнопці, та лише після цього провести відлік по вимірювальному приладу.

 


Л І Т Е Р А Т У Р А

1. Федоров Н.Л., Андрушко Л.М. "Электронные и квантовые приборы СВЧ", М., "Радио и связь", 1981

2. Левитский С.М., Кошевая С.В. "Вакуумная и твердотельная электроника СВЧ". Киев, "Вища школа", 1986

3. " Электронные приборы" , под ред. проф. Шишкина Г.Г., М., "Энергоиздат", 1989

4. Тараненко В.П. "Електронні та квантові прилади НВЧ" Київ, "Вища школа", 1974

5. Вамберский М.В., Казанцев В.И., Шелухин С.А. "Передающие устройства СВЧ", М., "Высшая школа", 1984

6. Харвей А.Ф. "Техника сверхвысоких частот", Т. 1,2, М., "Советское радио", 1965

Електронні вакуумні прилади НВЧ

 

Методичні вказівки

до лабораторних робіт з дисципліни «Електронні та квантові прилади НВЧ» для студентів радіотехнічного факультету

Рекомендовано вченою радою радіотехнічного факультету

 

Київ

НТУУ «КПІ»

 

 


Електронні вакуумні прилади НВЧ [Текст]: з дисципліни «Електронні та квантові прилади НВЧ». Для студ. радіотехнічного ф-ту / Уклад.: Є.В.Кудінов ‑ К.: НТУУ "КПІ", 2012. – 34 с.

 

 

Гриф надано вченою радою радіотехнічного факультету НТУУ "КПІ"

(Протокол № ____ від _________________)

 

 

Рекомендовано навчально-методичною комісією радіотехнічного факультету

(Протокол № ____ від _________________)

 

Н а в ч а л ь н е в и д а н н я

 







Последнее изменение этой страницы: 2016-12-29; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.233.221.149 (0.016 с.)