Способ определения границ полосы пропускания замедляющей системы прибора свч

 

Изобретение относится к СВЧ-электронике, а именно к СВЧ-приборам с бегущей волной. Способ определения границ полосы пропускания замедляющей системы осуществляют следующим образом. Сначала на вход и выход прибора одновременно подают по одному сигналу с частотами f₁ и f₂. Фиксируя максимальные значения сигналов как с входа, так и с выхода прибора при изменении ускоряющего напряжения, одновременно измеряют зависимость коэффициента электронного усиления от частоты для прямой и обратной гармоник при неизменной разности частот. На границе полосы пропускания наблюдается резкое увеличение значения коэффициента электронного усиления на обратной волне при одновременном уменьшении значения коэффициента электронного усиления на прямой волне. Способ позволяет повысить точность измерений и достоверность результатов при работе прибора в нелинейном режиме. 1 ил.

Изобретение относится к СВЧ-электронике, а именно к способам определения параметров замедляющей системы прибора СВЧ, и может быть использовано для борьбы с паразитными видами колебаний и определения оптимального режима работы такого прибора. Целью изобретения является повышение точности измерений и увеличение достоверности результатов при работе в нелинейном режиме. На чертеже графически изображена зависимость коэффициента электронного усиления G (ДБ) от напряжения U₀ (В) для прямой (кривая 1) и обратной (кривая 2) волн электромагнитного поля замедляющей системы на границе полосы пропускания f_r. На вход и выход системы одновременно подаются по одному сигналу, расстроенных между собой по частоте на 0,03 0,08% Вблизи границ полосы пропускания замедляющей системы ее волновое сопротивление значительно больше волнового сопротивления нагрузки. Поэтому на границах полосы пропускания замедляющая система становится резонатором типа закороченной на концах линии. Кроме того, при наличии мощного электронного потока посредством него происходит перекачка энергии электромагнитного поля прямой волны замедляющей системы в обратную волну. Способ осуществляется следующим образом. Сначала включают прибор как усилитель бегущей и обратной волн. Для этого на вход и выход прибора одновременно подают по одному сигналу расстройкой с частотами f₁ и f₂. Относительная разность частот , где , составляет 0,03 - 0,08% Измеряют зависимость ускоряющего напряжения от частоты прямой и обратной гармоник электромагнитного поля замедляющей системы. Фиксируя максимальные значения сигналов как с входа, так и с выхода прибора при изменении ускоряющего напряжения, одновременно измеряют зависимость коэффициента электронного усилителя от частоты обеих гармоник. Измерения проводят при эксплуатационном значении рабочего тока прибора, который поддерживается постоянным с помощью регулировки анодных напряжений электронной пушки. Поддерживается постоянной мощность входных сигналов. Частоты f₁ и f₂ изменяются, но разница частот при всех изменениях остается постоянной. На границе полосы пропускания наблюдают резкое увеличение значения коэффициента электронного усиления (в несколько раз) на обратной волне при одновременном уменьшении значения коэффициента электронного усиления на прямой волне. Этот эффект наблюдается только на границе полосы пропускания. Точность измерения частоты границы полосы пропускания задается выбранной разностью частот (f₁ f₂) и составляет не более 0,08 без учета погрешности измерительной аппаратуры. Экспериментально установлено, что увеличение коэффициента усиления на обратной волне и уменьшение коэффициента усиления на прямой волне тем сильнее, чем меньше разность частот сигналов f₁ f₂. Однако если сигналы очень близки друг к другу по частоте, то они взаимодействуют между собой, и в спектре появляются паразитные комбинационные частоты. Указанный эффект имеет место, если . Если же увеличивать разность частот, то увеличение коэффициента усиления на обратной волне и уменьшение коэффициента усиления на прямой волне становится менее значительным и в случае , указанное изменение коэффициентов усиления становится незначительным. Поэтому для реализации предлагаемого способа измерения границы полосы пропускания необходимо соблюдать следующее соотношение между частотами Пример. Измерения высокочастотной границы полосы пропускания, проведенные на лампе бегущей волны (ЛБВ) O-типа. С двух независимых генераторов СВЧ-колебаний на вход и выход ЛБВ подают два разных по частоте сигнала f₁ и f₂; f₁ f₂ 0,5 МГц. Рабочий ток ЛБВ и мощность подаваемых на нее сигналов поддерживаются постоянными, равными соответственно 120 мА и 20 мВт. Частоты сигналов, подаваемых на ЛБВ, изменяют через 1 МГц. На каждой частоте измеряют с помощью анализатора спектра максимальное значение коэффициента электронного усиления на прямой и обратной гармониках, подстраивая ускоряющее напряжение на замедляющей системе. Так, на частоте f 1720 МГц коэффициент электронного усиления на прямой волне составлял G 20 дБ при ускоряющем напряжении U 1300В, а на обратной волне G 12 дБ при U 900В. По мере приближения частот к границе полосы пропускания ускоряющие напряжения, соответствующие максимальным значениям коэффициента электронного усиления на прямой и обратной волнах, сближаются. На частоте f_r 1763 МГц при напряжении U 1195 В наблюдается резкое увеличение коэффициента электронного усиления на обратной волне (G 30 дБ) (см. чертеж, кривая 1), в то же время при том же напряжении U 1195 В наблюдается резкое уменьшение коэффициента электронного усиления на прямой гармонике (G -25 дБ) (см. кривая 2). Этот эффект невозможно наблюдать при изменении частот f₁ и f₂ менее чем на 1 МГц. Этот эффект соответствует перекачке энергии прямой волны в обратную посредством электронного пучка. Изменение мощности сигнала, связанного с прямой волной, на столько же изменяет мощность сигнала, связанного с обратной волной, чего раньше не наблюдалось. Таким образом, искомая граничная частота f_r 1763 МГц является высокочастотной границей полосы пропускания.

Формула изобретения

Способ определения границ полосы пропускания замедляющей системы прибора СВЧ, включающий подачу сигналов на вход и выход прибора, измерение коэффициента усиления на прямой и обратной гармониках при изменении частоты сигналов и ускоряющего напряжения и определение границы полосы пропускания по резонансным экстремумам полученных зависимостей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности способа и увеличения достоверности результатов при работе прибора в нелинейном режиме, сигналы на вход и выход прибора подают одновременно, а их частоты f₁ и f₂ при измерении изменяют согласно соотношению где
и определяют искомые границы полосы пропускания как f_ср частот, при которых коэффициент электронного усиления прибора на обратной волне имеет резонансный максимум, а на прямой волне резонансный минимум при одинаковом ускоряющем напряжении прибора.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---