Способ измерения эффективного характеристического сопротивления объемных резонаторов свч приборов клистронного типа

Союз Советскин Социалистицеских Республик(21) 2 3 3839 1/25о ю 10 Государственный омнтет Соаета Министров СССР оо делам изооретеннй и открытий(53) УДК 621.385. .624 (088.8) Б. С. Дмитриев, Ю. рков, Э. А. Умеров и С 2) Авторы изобретения ев аучно-исследовательский институт механики и физикири Сара.овском ордена Трудового Красного Знаменигосударственном университете им. Н. Г, Чернышевского 71) Заявите ОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ РЕЗОНАТОРОВ СВЧ ПРИБОРОВ КЛИСТРОННОГО ТИПА Изобретение относится к области электровакуумных приборов СВЧ типа "Оф, а именно к способам измерения характеристик резонансных колебательных систем с помо-, щью Электронного пучка и может быть использовано при конструировании и разработке СВЧ приборов клистронного типа.Создание высокоэффективных СВЧ приборов, использующих резонансные колебатель ные системы, невозможно без точного энь ния параметров последних, в связи с чем особое значение приобретают экспериментальные методы измерения параметров объемных резонаторов.Известен способ экспериментального опре 5 деления параметров объемных резонаторов, основанный на измерении сдвига резонансной частоты колебательной системы при внесении в нее, малого возмущающего тела 11. 20Этот способ позволяет измерять только "холодный" параметр формы объемного резо натора, его характеристическое сопротивль ие 9, Однако для сравнения различных резонаторов по степени их эффективности в 25 приборах клистронного типа более удобно пользоваться параметром эффективного харак терлстического сопротивления рМ , который определяет не только коэффипиент формы резонатора р , но и оценивает степень взаимодействия его высокочастотного поля с электронным пучком.Известен способ измерения эффективного характеристического сопротивления объемных резонаторов СВЧ, приборов клистронного типа, включающий измерение добротности исследуемых резонаторов, высокочастотной мощ ности, потенциала и тока электронного пуч ха 121.Сущность этого способа заключается в том, что помещая в вакуум систему, соотояшую из электронной пушки, исследуемого резонатора и специального измерительногоФзонда с сеточным зазором, методом тормозящего поля по разнице в максимальных скоростях электронов модулированного высокочастотным сигналом и немодулирован ного пучка измеряют эффективную ампли- туду напряжения в зазоре резонатораа за тем определяют эффективное характернсти87 88 ческое сопротивлениеУМ при условии пред. варительного измерения таких параметров как.мощность генератора, коэффициент отра. жения, добротность резонатора.Однако измерения необходимо проводить 5 на специальной измерительной установке в вакуумных условиях, Возникающие при этом технические и технологические трудности не позволяют проводить оперативных измерений серии различных резонаторов, геометрия ко- Ю торых, например, подлежит . оптимизации перед внедрением в разрабатываемый прибор,Кроме того, сама методика определения максимальных анергий модулированного и немодупированного пучка требует длительных 15 измерений.Целью изобретения чвляется упрощение и ускорение процесса измерения.Это достигается тем, что два невакуум ных, идентичных по внутренней геометрии 20 резонатора перемешают вдоль электронного зонда относительно друг друга, затем измеряют расстояние между ними, соответствую щее максимуму выходной мощности и определяют на заданной частоте эффективное 25 характеристическое сопротивление реэонато ра по формуле: т 2; ток электронного пучка а1 - частота сигнала Гщрасстояние между центрами резо 6катаров см ,Д и Ц :-" нагруженная добротность первогои яи второго резонаторовьз, и.;.;.- внесенная добротность первогои второго резонаторов,45Гфрп экспериментальном осуществленииспособа берут дна идентичных по геометриирезонатора, которые могут быть выполненыразборными из отдельных узлов, легко замьнисхпихся на подобные с любой вариациейгеометрических размеров,Ддя измерений используется алектронныйзонд, представдяощий собой вакуумный прибор метаддо-стеклянной конструкции. Электронный зонд состоит иэ электронной пушки, .5тонкостенной стеклянной трубочки с впипной внутрь ее сйиралью из тонкого вольфра-мового провода и коллектора,3 пектронный зонд помещают в пролетныеканалы резонаторов и подученный таким об- ф разом невакуумный макет двухрезонаторногопролетного кдистрона помещают в соленоидобеспечивавший фокусирующее магнитноеполе требуемой величины.Затем на электроды алектронной пушкизонда подают ускоряющее напряжение требуемой величины, подают высокочастотныйсигнал на первый резонатор и, перемещаявторой резонатор вдоль электронного зонда,подбирают оптимальное расстояние междурезонаторами, при котором наблюдается максимум выходной мощности в линейном режиме. Расстояние между центрами зазоровэтих резонаторов (в случае, если резонаторы однозазорные или между центрамисамих резонаторов в случае, если они 2-хиди многозазорные)" определяет величину редупированной плазменной длины волны(Я = 4 0что представляет самостоятельныйинтерес,Далее проводят измерения в линейномрежиме, определяя все величины, входящиев правую часть вышеприведенной формулы,.в частности заданную частоту колебанийвысокочастотной мощности измеряют вопнсьмером, встроенным в генераторы стандартных сигналов интересующего диапазона.Токи потенциал цо пучка измеряютсябстандартными измерительными приборами,встроенными в испытательный стенд, например, импульсными осциллографами.Измерение добротностей О и Я раюнаторов также можно проводить любым известь.ным способом,После определения всех этих величинрассчитывают эффективное характуристическое сопротивление резонатораМ по вьшеприведенной формуле,. Сравнение экспериментальных и теоретически подученных значенийрМ для кдассйаческого коаксиального резонатора показалохорошее совпадение этих результатов ддяразличных значений угла продета в зазореРезонатора,Пользуясь простотой и удобством измерений на невакуумных моделях описанным способоу можно не только определять параметрЭМ различных резонаторов, но и проводитьоперативный поиск оптимальной конструкшщи Режима работы колебательной системымногорезонаторного клистрона,Кроме того, использование электронногозонда и невакуумной колебательной системьпозволяет проводить измерения без предварительного цикла изготовления и вакуумнойоткачки приборов, что позволяет значително сократить продолжительность и трудоемкость измерений и повысить их напежцостьдо сравнению с известными способами.577583 ФФормула изобретенияСпособ измерения эффективного характе- ристического сопротивления объемных резонаторов СВЧ приборов клистронного типа, включающий измерение добротности исследуь 5 мых резонаторов, высокочастотной мощности, потенциала и тока электронного пучка, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и ускорения процесса измерения, два невакуумных идентичных по внутренней 10 геометрии резонатора перемещают вдоль электронного зонда относительно друг друга, затем измеряют расстояние между ними, соответствующее максимуму выходной мощности и определяют на заданной частоте эффектив ) ное характеристическое сопротивление резсм. Юатора по формуле: И 2- расстояние между центрами резонаторов, см;,Ц м Я, - нагруженная добротность первогои второго резонаторов,ф Я- внесейная добротность первого и1 второго резонаторов.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССРМ 121276, кл. (ч 01 К 27/26, 1960.2. Егоров Г. П. и др. "Применение измерительного зонда дли определения нараметров резонатора, нагруженного электроннымпучком, "Электронная техника сер. 1,Электроника СВЧ 1975, М 1, с. 114.у рс омпо делам изоб осква, Ж 35 Рауг иал ППП Патент г, Ужгород, ул. Проектная,Заказ 4192/39 Тираж 976 ШИИПИ Гос да твенного к Подписное итета Совета Министро ретений и открытий кая наб. д. 4/5