Способ определения электродинамических параметров замедляющих систем

Союз Советских Социалистических Республикпо делам изобретен и открытий(71) Заявитель ов, А. И. Научно-исследовательский при Саратовском ордена государственном университ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМ ПАРАМЕТРОВ ЗАМЕДЛЯЮЩИХ СИСТЕМ 2 Изобретение относится к области электроники и электродинамики СВи 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 пучка электронов с бегущей электромагнитной волной 11.Указанный способ включает в себя измерение напряжения, соответствующего точке перехода от максимального электронного затухания к максимальному электронному усилению лампы бегущей волны (ЛБВ), коэффициента усиления ЛБВ, напряжения, соответствующего максимальному электронному затуханию сигнала СВЧ в ЗС тока пучка электронов. Недостатком указанного способа является то, что для определения сопротивления связи и коэффициента замедления исследуемой ЗС необходимо знать распределенные потери ЗС, которые для реализации указанных способов измерений должны быть определены путем холодных измерений либо путем расчета. Необходимость проведения дополнительных измерений либо расчетов прц реализации рошниченко и В, А. Рачковинститут механики и физикТрудового Красного Знамените имени Н. Г, Чернышевског указанного способа усложняет процесс измерений ц увеличивает погрешность определения коэффициента замедления п сопротивления связи исследуемой ЭС,Наиболее близким техническим решениемявляется способ определения электродцнамических параметров замедляющих систем,основанный на использовании взаимодействия, электронного пучка с электромагнит 10 ной волной, характерного для лампы бегущей волны, включающий выбор величинытока пучка, измерение коэффициента электронного усиления (затухания) волны всистеме и ускоряющего напряжения и рас 15 чет параметров (2). В этом способе измеряют напряжение, соответствующее точке перехода от электронного затухания к электронному усилению волны, коэффцциснтмаксимального электронного затухания прц20 данном токе пучка, соответствующее емунапряжение и рассчитывают замедление исопротивление связи. Распределенные потери необходимо определять каким-либоиным способом. Это усложняет процесс цз 25 меренцй ц увеличивает его погрешность,Целью изобретения является уменьшениепогрешности прп упрощении измерений путем обеспечения одновременного измерениязамедления, сопротивления связи и распре:.0 деленных потерь. Поставленная цель достц3гается благодаря тому, что ток пучка выбирают соответствующим рабочему режиму ЛБВ, определяют диапазон изменениякоэффициента электронного усиления в области затухания, варьируя ускоряющее напряжение, фиксируют и измеряют несколько величин коэффициента электронного усиления в этой области, включая окрсстностьминимального электронного усиления (максимального затухания) и измеряют по дваразличных напряжения, соответствующихкаждой величине усиления.Указанная последовательность операцийпозволяет достаточно просто получать экспериментальную зависимость коэффициентаэлектронного 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 4; 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 блокомпитания 8, вольтметр 9.Для определения сопротивления связи,коэффициента замедления и распределенных потерь исследуемой ЗС необходимо спомощью электронного пучка прозрачнойЛБВ либо электронного зонда снять частьзависимости К от 1.10. При этом данную зависимость с целью уменьшения погрешностиизмерений из-за наличия отражений в тракте исследуемой ЗС, лучше всего снимать вобласти электронного затухания (фиг. 1).Затем, используя линейную теорию ЛБВ,позволяющую рассчитать зависимость К от/о при различных электродинамических игеометрических параметрах ЗС, а такжеэлектрических и геометрических параметрахэлектронного пучка, участвующего во взаимодействии, добиться совпадения теоретической и экспериментальной зависимости Кот 4, в области максимального затухания.Представленная на фиг. 2 измерительнаяустановка включает в себя только стандартную аппаратуру и может быть использованадля измерений электродпнамическпх параметров ЗС в любой части диапазона СВЧ.Измерение усиления осуществляется следующим образом,Лттенюатор 3 (фиг, 2) устанавливается вположение, соответствующее минимальному затуханию. С помощью аттенюатора 2на выбранной частоте сигнала ГСС 1 осуществляется баланс при отсутствии электронного пучка 8. Включают электронныйпучок и устанавливают величину тока пу: -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4ка (1 р), близкую к рабочему режиму ЛБВ. При данном токе электронного пучка измеряют, напряжение (/О 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 l, (фиг. 1),Лттенюатор 3 устанавливают на величину затухания, равную К (фиг. 1), включают пучок и устанавливают ток пучка равным 1 р. Изменяя ускоряющее напряжение с помощью блока питания ЛБВ, вольтметром 9 измеряют напряжения Ц и О 1 (фиг. 1), соответствующие электронному затуханию - К 1. Затем с помощью аттенюатора 3 устанавливают затухание, равное - К 2, и процесс измерений повторяют, Таким образом последовательно измеряют - К Ь 1, с 11;К 2 (2 2 - Кз, Уз, Уг и т. д. и получают часть зависимости коэффициента электронного затухания от ускоряющего напряжения и окресп 1 ости максимального электронного затухания, Для определения искомых параметров ЗС достаточно 4-х, б-ти экспериментальных точек К от У,. Далее, используя линейную теорию ЛБВ, с помощью ЭВМ находят теоретическую зависимость К от 1,10, соответствующую экспериментальной, и путем расчетов определяют сопротивление связи, коэффициент замедления и распределеш 1 ые потери ЗС,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 Взаимодепствпя.Использование изобретения позволяет сократить время и повысить точность определения параметров замедляющих систем. Формула изобретенияСпособ определения электродинамическнх параметров замедляющих систем, основанный на использовании взаимодействия электронного пучка с электромагнитной волной, характерного для лампы бегущей752552 фиг. 2 по,:,:,: ) ю"а)с;и )й выбор величины тока ):у.)(, .:, и коэффициента электрон- ),.О усиления Волны В системе и ускоряющего напряжения и расчет параметров, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения погрешности при упрощении процесса измерений, путем обеспечения одновременного определения коэффициента замедленияя, 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, соответ стьующих каждой величине усиления.