Трансформатор типа волны

СОЮЗ СОВЕТСКСОЦИАЛ ИСТИЧРЕСПУБЛИК 1,и 14553 51)4 Н 05 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЛЬСТВУ ВТОРСКОМУ неки зноапре есСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ГКНТ СССР(54) ТРАНСФОРМАТОР ТИПА ВОЛНЫ(57) Изобретение относится к техникеСВЧ и может быть использовано в высокочастотных трактах усряженных частиц. Цельупрощение согласованиятипа волны выполнен вческого резонатора 1,рез отверстия связи ваприсоединены круглые з2 и диафрагмированныйСогласование осуществлем радиуса В. и углаго среза в месте присодельного волновода 2 ккому резонатору 1, 4 и корителей заизобретения - . Трансформатор виде цилиндрик которому че- КУУМНО-ПЛОтно апредельный 3 волноводы. яется изме конусообра единения зцилиндрич1455398 Изобретение относится к техникеСВЧ и может найти применение в уско,рительной технике. Цель изобретения - упрощение согласования,На Фиг. 1 (а и б) приведен трансФорматор типа волны, общий вид; наФиг. 2 - на круговой диаграмме сопротивлений зависимость КСВ и фазы волны одного иэ рабочих согласователейпри изменении радиуса конусообразного среза К; на фиг. 3 - зависимости модуля и Фазы коэффициента отражения от изменения геометрическихразмеров резонансной полости А, В,П на Фиг. 4 - зависимость изменениярезонансной частоты Г трансформаторатипа волны (ТТВ) от П.устройство, приведенное на фиг. 1(а б ),содержит цилиндрический резонатор 1, к которому через отверстиясвязи вакуумноплотно присоединеныкруглые запредельный 2 и диафрагмированный 3 волноводы, а к боковымотверстиям - стандартные прямоугольные передающий 4 и запредельный 5волноводы,Элементы устройства целесообразновыполнять из меди, Чистота обработкирабочих поверхностей должна бытьне ниже чистоты обработки рабочихповерхностей диафрагмированного вол.новода. Для повышения электрическойпрочности острые кромки диафрагмыскруглены, а радиальная поверхностьуплотнена,Согласование трансформатора состоит: в следующем. Изготовленныйтрансформатор имеет высоту резонато ра с 1 о м, толщину диафрагмы 1м, диаметр 2 а м запредельного волновода ирадиус скругления диафрагмы К =й/2 м, соответствующие конкретнымразмерам круглого диафрагмированноговолновода. Внутренний диаметр 2 Ь, мпервоначально определяется исходя изкритической длины волны в данном резонаторе. Размеры отверстий связи2 а м, га(, м и (, м, первоначально определяются из условия прохождения волны в резонатор.На фиг. 3 представлены зависимости модуля р и фазы (коэффициента отражения от геометрических размеровгь, согласователя А, В, П, где А = йгао Я( 1В =П: (:(К 2+ Ка, - 2 а, ), объем выреза резонанс 5ной полости в месте соединения круглого запредельного волновода с цилиндрическим резонатором, 1 - рабочая длина волны.На фиг. 1 видно: сильное влияниеобъема выреза П на модуль и фазу коэффициента отражения изменение фазы(при увеличении П идет в обратнуюсторону по сравнению с,фазой при увеличении А и В.Иэ представленной на фиг. 4 зависимости изменения резонансной частотыТТВ от П видно, что частота растетлинейно с увеличением П, полученнымза счет изменения толщины среза подуглом 45.Из условия согласования следует,что р е(ф+ р е "в= О. Это значитР( = Я , я = м( +и соответственно р = р Ч( =+ , если25 Ф у. или р Ф р , то необходимо изменить связь ТТВ со входным волноводом 2 аИэ фиг. 3 можно получить связьмежду коэффициентом отражения и30 геометрическими размерами А, В, П. Уя ,( о + ЯА Р 6 Рют + (1 ВЬ = Роь +Кепри А = В . П=О, Р== Ро = 9 оь = Ртогда уА : КП; А = К/рП = МП;ЧВ = КП, В = К/ЧП = ЫП,где М, И - коэффициенты связи междугеометрическими размерами А, В и П. Такая связь справедлива для любого ТТВ, но величины коэффициентовсвязи М, Ы будут зависеть от егогеометрических размеров. В нашемслучае у = 14,73; Ч = 1,553, К =1,071 10мм ; М = 7,271 10 "мм45 И = 6,896 10мм при исходных геометрических размерах ТТВ 2 Ь о = 81 мм2 а = 30 04 мм; га(, = 36 мм, 2 а= 20 мм; 2 а" = 27 мм,= 4 мм, П =- = 0; Л,= 10,718 см.50Используя выше приведенные выражения, получим связь между коэффициентом отражения у, вызванного размерами Л 2 Ь и ага," и параметрамисреза (К, 4)К 1 К= КП - ,У - ;(Ь (Кз3 л,зЬ = (К - а,) сй 8,1455398 510 20 25 30 35 40 45 50 55 тогда связь между р, К и р будетиметь следующий вид: К - ЗКа + 2 а - в , - С 8= 037 о фЯКДля согласования трансформатора кнему присоединяют со стороны передающего прямоугольного волновода измерительную линию с источником СВЧ- колебаний а со стороны диафрагмы - диафрагмированный волновод с подвижной нагрузкой. Подавая в согласователь СВЧ-мощность измеряют КСВ и фазу волны при различных положениях нагрузки. Процесс согласования заключается в предварительном изменении внутреннего диаметра 2 Ь , изменении размеров окон связи 2 а 2 а" е, и последующим изменением радиуса конусообразного среза К, выполненного в месте соединения круглого запредельного волновода с цилиндрическим резонатором до получения КСВ 1,0. Одновременно с процессом согласования добиваются симметричного распределения электромагнитного поля в приаксиальной области, измеряемого известным методом, например с помощью возмущающего тела.Процесс согласования значительно упрощается в случае изготовления, большой партии согласователей для ускоряющих секций линейных ускори. телей электронов. Для этого изготовив макет согласователя, приступают к изготовлению всей партии согласователей, задавая при этом требуемую чистоту обработки поверхностей и точные его рабочие размеры, кроме размера радиуса конусообразного среза, который задается с припуском, Изменяя только один радиус К, добиваются полного согласования с конкретным диафрагмированным волноводом ускоряющей секции.НастройкаТТВ проводится до егопайки на вакуум путем последовательного изменения размеров 2 ЬО 2 ао2 а", К. Изменение размера 2 Ъ приводит к изменению размера толщины окон отверстия связи С,. Полученные размеры на опытном образце задаются как рабочие размеры на изготовление большой партии ТТВ такого типа. Размер Кх 4 задавался с небольшим припуском на согласование. Для полного согласования согласователя снимали только одно донышко 2 и в нем раста- чивали размер Кр. В этом случае все рабочие поверхности согласователя можно сразу изготавливать по требуемому классу обработки.На фиг2 проиллюстрирован способ согласования путем изменения радиуса конусного среза К( ч= 2 К) одного из ТТВ и при заданных его рабочих размерах (2 а, = 46 мм; 2 а," = 4 б,5 мм, 2 ЬО = 78 мм, Т = 14,5 мм). Обозначенные на,фиг. 2 точки соответствуют следующим значениям: 1, КЧ =19 мм 37 5 О; КСВ = 122, Т, К. о= 20 мм х 37,5 КСВ = 1,1 г 111. КР = 20,7 мм37,5 КСВ =1,025; ТЧ. К г Ф = 20,8 мм х 37,5 КСВ = 1,0. Для повышения электрической прочности ВЧ-тракта передающий волновод выполнен на стандартном волноводе повышенного сечения 90 х 45 мм, а запредельный - 4824 мм. После настройки согласователя все его элементы (1, 2, 4,5) спаивались вместе в малой вакуумной печи припоем ПСР. Пайка практически не приводила к изменению его параметров. Затем согласователь припаивался к отрезку диафрагмированного волновода длиною около 1000 мм в большой вакуумной печи припоем ПСР,Выполнение конусного среза в месте соединения круглого запредельного волновода и цилиндрического резонатора значительно упрощает процесс согласования трансформатора типа волны с диафрагмированным волноводом, повышает его электрическую прочность за счет снижения интенсивности электрического поля на границе их соединения и повышает технологичность изготовления согласователей. Формула изобретения Трансформатор типа волны для преобразования волны в прямоугольном волноводе в волну Ев круглом диафрагмированном волноводе линейного ускорителя электронов, содержащий цилиндрический резонатор, к которому через отверстия связи присоединены прямоугольный передающий и перпендикулярно ему соосно расположенные круглый запредельный и диафрагмированный волноводы, о т л и ч а ю -1455398 К - ЗКа+ 2 а, - К БОе 10й,э ЗРА где а - радиус круглого запредельного волновода, м,щ и й с я тем, что, с целью упроще,ния согласования, в месте соединения круглого запредельного волновода с цилиндрическим резонатором выполнен конусообразный срез, причем радиусБ среза Е м и угол среза ц рад связаны соотношением у - коэффициент отражения волныв зависимости от радиусарезонансной полости или отверстия связи с запредельным вопноводом 1К " коэффициент связи междукоэффициентом отраженияи изменением объема резонансной полости за счет среза;Л, - длина волны в свободномпространствем .оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 каз 7459(57 Тираж 770 ИИПИ Государственного коютета по изобрете 113035, Москва, Ж, РаушскПодписноем и открытиям при ГКНТ СССРнаб., д. 4(5