Способ определения электродинамических параметров замедляющих систем

Способ определения электродинамических параметров замедляющих систем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

и ц 752552

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.04.78 (21) 2609490/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (51) М. Кл.з

Н 01J 25,00

Н 01J 9/42

Государственнык комитет (53) УДК 621.385.6 (088.8) по делам изобретений и открытий (72} Авторы изобретения (71) Заявитель

Ю. Д. Жарков, А. И. Мирошниченко и В. А. Рачков

Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском ордена Трудового Красного Знамени государственном университете имени Н. Г, Чернышевского (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ ЗАМЕДЛЯЮЩИХ СИСТЕМ

Изобретение относится к области электроники и электродинамики СВ -1 и может быть использовано при экспериментальных исследованиях замедляющих систем (ЗС) различных классов, а также при разработке и создании электровакуумных приборов

СВЧ.

Известен способ определения сопротивления связи и коэффициента замедления ЗС, основанный на эффекте взаимодействия 10 пучка электронов с бегущей электромагнитной волной (1).

Указанный способ включает в себя измерение напряжения, соответствующего точке перехода от максимального электронного 15 затухания к максимальному электронному усилению лампы бегущей волны (ЛБВ), коэффициента усиления ЛБВ, напряжения, соответствующего максимальному электронному затуханию сигнала СВЧ в ЗС то- 20 ка пучка электронов. Недостатком указанного способа является то, что для определения сопротивления связи и коэффициента замедления исследу емой ЗС необходимо знать распределенные потери ЗС, которые 25 для реализации указанных способов измерений должны быть определены путем «холодных» измерений либо путем расчета.

Необходимость проведения дополнительных измерений либо расчетов при реализации:.0 указанного способа усложняет процесс измерений и увеличивает погрешность определения коэффициента замедления п сопротивления связи исследуемой ЭС.

Наиболее близким техническим решением является способ определения электродпнамических параметров замедляющих систем, основанный на использовании взаимодействия, электронного пучка с электромагнитной волной, характерного для лампы бегущей волны, включающий выбор величины тока пучка, измерение коэффициента электронного усиления (затухания) волны в системе и ускоряющего напряжения и расчет параметров (2) . В этом способе измеряют напряжение, соответствующее точке перехода от электронного затухания к электронному усилению волны, коэффициент максимального электронного затухания при данном токе пучка, соответствующее ему напряжение и рассчитывают замедление и сопротивление связи. Распределенные потери необходимо определять - каким-либо иным способом. Это усложняет процесс измерений и увеличивает его погрешность.

Целью изобретения является уменьшение погрешности прп упрощении измерений путем обеспечения одновременного измерения замедления, сопротивления связи и распределенных потерь. Поставленная цель достп752552

3 гается благодаря тому, что ток пучка выбирают соответствующим рабочему режиму ЛБВ, определяют диапазон изменения коэффициента электронного усиления в области затухания, варьируя ускоряющее напряжение, фиксируют и измеряют несколько величин коэффициента электронного усиления в этой области, включая окрсстность минимального электронного усиления (максимального затухания) и измеряют по два различных напряжения, соответствующих каждой величине усиления.

Указанная последовательность операций позволяет достаточно просто получать экспериментальную зависимость коэффициента электронного затухания от ускоряющего напряжения и по ней одновременно определить три основных электродинамических параметра ЗС.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображены экспериментальная и теоретическая зависимости коэффициента электронного усиления К от ускоряющего напряжения Up, на фиг. 2— блок-схема измерительной установки, которая использовалась для реализации предложенного способа измерений.

Установка содержит стандартный генератор СВЧ (ГСС) 1, .плавные аттенюаторы 2, 3, детекторные камеры 4, 5, усилитель б, осциллограф 7, прозрачную ЛБВ с блоком питания 8, вольтметр 9.

Для определения сопротивления связи, коэффициента замедления и распределенных потерь исследуемой ЗС необходимо с помощью электронного пучка «прозрачной»

ЛБВ либо электронного зонда снять часть зависимости К от Up. При этом данную зависимость с целью уменьшения погрешности измерений из-за наличия отражений в тракте исследуемой ЗС, лучше всего снимать в области электронного затухания (фиг. 1).

Затем, используя линейную теорию ЛБВ, позволяющую рассчитать зависимость К от

Up при различных электродинамических и геометрических параметрах ЗС, а также электрических и геометрических параметрах электронного пучка, участвующего во взаимодействии, добиться совпадения теоретической и экспериментальной зависимости К от Up, в области максимального затухания.

Представленная на фиг. 2 измерительная установка включает в себя только стандартную аппаратуру и может быть использована для измерений электродпнамическпх параметров ЗС в любой части диапазона СВЧ.

Измерение усиления осуществляется следующим образом.

Аттенюатор 3 (фиг. 2) устанавливается в положение, соответствующее минимальному затуханию. С помощью аттенюатора 2 на выбранной частоте сигнала ГСС 1 осуществляется баланс при отсутствии электронного пучка 8. Включают электронный пучок и устанавливают величину тока пу:—

4 ка (1р), близкую к рабочему режиму ЛБВ.

При данном токе электронного пучка измеряют, напряжение Up максимальный коэффициент электронного затухания с помощью аттенюатора 2 и таким образом определяют диапазон изменения коэффициента электронного затухания. Затем выключают электронный пучок и вновь осуществляют баланс с помощью аттенюатора 2. Далее приступают к измерению части зависимости К от Up (фиг. 1).

Лттенюатор 3 устанавливают на величину затухания, равную К (фиг. 1), включают пучок и устанавливают ток пучка равным

1р. Изменяя ускоряющее напряжение с помощью блока питания ЛБВ, вольтметром 9 измеряют напряжения Uq и U> (фиг. 1), соответствующие электронному затуханию — Кь Затем с помощью аттенюатора 3 устанавливают затухание, равное — К», и процесс измерений повторяют. Таким образом последовательно измеряют — К„Uь U<, — Къ (1з, Uz, — Кз, Ua, Ua и т. д. и получают часть зависимости коэффициента электронного затухания от ускоряющего напряжения и окрестности максимального электронного затухания. Для определения искомых параметров ЗС достаточно 4-х, б-ти экспериментальных точек К от Up. Далее, используя линейную теорию ЛБВ, с помощью

ЭВМ находят теоретическую зависимость

К от Up, соответствующую экспериментальной, и путем расчетов определяют сопротивление связи, коэффициент замедления и распределенные потери 3С, Использование предлагаемого способа измерения элсктродипамических параметров замедляющих систем обеспечивает по сравненшо с существующими способами следующие преимущества: обеспечение одновременного измерения трех основных электродинамических параметров ЗС и вследствие этого уменьшение погрешности или упрощение измерений; измерение распределенных потерь ЗС, не включающих в себя переходное ослабление

СВЧ-сигнала, обусловленного выводами энергии ЗС, что является особенно важным при исследовании ЗС коротковолновой части СВЧ-диапазона; измерение сопротивления связи ЗС с учетом геометрических размеров реального электронного пучка ЛБВ и его месторасположения в пространстве взаимодействия.

Использование изобретения позволяет сократить время и повысить точность определения параметров замедляющих систем.

Формула изобретения

Способ определения электродинамическнх параметров замедляющих систем, основанный на использовании взаимодействия электронного пучка с электромагнитной волной, характерного для лампы бегущей

752552 фиг.1 фиг,2 гn,::è,:,::;;"о::аюш: и выбор величины тока

;:у..к;,: ., и: коэффициента электрон) . О y ñè ления Волны В системе и ускоряющего напряжения и расчет параметров, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения погрешности при упрощении процесса измерений, путем обеспечения одновременного определения коэффициента замедления, сопротивления связи и распределенных потерь, ток пучка выбирают соответствующим рабочему режиму лампы, диапазон изменения коэффициента электронного усиления определяют в области затухания, варьируя ускоряющее напряжение, фиксируют и измеряют по крайней мере четыре величины коэффициента электронного усиления в этой области, включая окрестность минимального электронного усиления, и измеряют по два различных напряжения, соответ10 стьующих каждой величине усиления.