Высокочастотный автогенератор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧГСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 05 Н 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

È

4 (21) 4483736/21 (22) 11.07,88 (46) 23.12.91.Бюл.М 47 (72) Л.Д.Лобзов, Ю.П.Мазалов и Н.Г.Шкалика (53) 621,384:6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1366033, кл. Н 05 Н 1/00, 1985.

Попов В.А. Возбуждение резонатора линейного ускорителя ЛЦ-20 ЛВЭ ОИЯИ препринт 9-9061, Дубна, 1975. (54) ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ АВТОГЕНЕРАТОР (57) Изобретение может быть использовано при создании ВЧ-систем питания линейных.. Ю„„1700783 А1 ускорителей ионов и плазменных установок, использующих высокочастотный нагрев, Целью изобретения является повышение устойчивости высокочастотного автогенератора, упрощение процесса его настройки и повышение КПД. Автогенератор содержит ВЧ-Усилитель 1 с выходным контуром, тракт 2 передачи мощности, шлейф

3 согласования, элемент 4 возбуждения резонаторной нагрузки 5, сумматор 6, первую цепь 7 положительной обратной связи (ПОС), элемент 8 связи, вторую цепь 9 ПОС с элементом 10 связи. Охватывание ВЧ-усилителя второй цепью ПОС обеспечивает его устойчивую работу. 1 з.п, ф-лы, 1 ил.

1700783

Изобретение относится к генерированию электрических колебаний, а именно к высокочастотным автогенераторам,и может быть использовано при создании си тем

ВЧ-питания линейных ускорителей ионов и 5 плазменных установок, использующих высокочастотный нагрев.

Целью изобретения является повышение устойчивости высокочастотного автогенератора, упрощение процесса его IG настройки и увеличение КПД.

На чертеже изображена блок-схема высокочастотного автогенератора, Блок-схема содержит ВЧ-усилитель 1, имеющий выходной контур усилителя, сое- 15 диненный с трактом 2 передачи мощности, выполненным в виде коаксиального фидера со шлейфами 3 согласования, который подключен к элементу 4 возбуждения резонаторной нагрузки 5. К входу усилителя 1 20 подключен сумматор 6, к входам которого подключены цепь 7 положительной обратной связи (ПОС) с элементом 8 связи, установленным в резонаторе 5, и вторая цепь 9

ПОС с элементом 10 связи, установленным 25 в тракте передачи мощности в виде коаксиального фидера, на расстоянии и il/4 от его конца, где il — длина волны основной моды колебаний;

n — четное или нечетное число соответ- 30 ственно для индуктивного или емкостного элемента 10 связи.

Автогенератор работает следующим образом.

При подаче электропитания на анод 35 усилительной лампы ВЧ-усилителя 1 шумы, а затем и колебания основного и высших типов волн, усиленные в выходном каскаде, поступают по тракту 2 передачи мощности в резонаторную нагрузку5. С помощью эле- 40 мента связи и шлейфа 3 согласования настраивают выход ВЧ-усилителя 1 на максимальную выходную мощность, При этом на элементе 10 связи второй цепи ПОС наводится напряжение, пропорциональное 45 передаваемой мощности, а на элементе 8 связи, установленномi в резонаторной нагрузке 5, наводится напряжение, пропорциональное ее эквивалентному сопротивлению на основной моде колебаний. 50

Величины напряжений от каждой цепи

7 и 9 ПОС, складываясь в сумматоре 6, определяют соответствующий вклад в величину сигнала возбуждения ВЧ-усилителя 1, 55

Частота автоколебаний ВЧ-усилителя, как по цепи 7 ПОС из резонаторной нагрузки 5, так и по второй цепи 9 ПОС, опредег.яют частотой резонаторной нагрузки 5 и на основной моде колебаний, и на частоте возмущенной нагрузки, Нарастание автоколебаний ВЧ-усилителя 1 по замкнутым цепям 7 и 9 ПОС продолжается до возникновения паразитного резонанса в резонаторной нагрузке 5. При возникновении паразитного резонанса в резонаторной нагрузке 5 изменяются ее эквивалентные параметры, а следовательно, изменится и фаза сигнала возбуждения ВЧусилителя 1 по цепи 7 автоколебаний, В связи с этим происходит резкое рассогласование входного сопротивления резонаторной нагрузки 5 с волновым сопротивлением тракта 2 передачи мощности, при этом мощность, поступающая в нагрузку, резко уменьшается, в связи с чем амплитуда напряжения на элементе 8 связи, установленном в резонаторной нагрузке 5, являющейся частью сигнала возбуждения

ВЧ-усилителя 1, резко уменьшается.

Автоколебательный же процесс нарастания выходной мощности ВЧ-усилителя по второй цепи 9 ПОС, на частоте резонаторной нагрузки 5, возмущенной паразитным резонансом, продолжается, а мощность ВЧ-усилителя 1, обусловленная сигналом возбуждения по этой цепи автоколебаний, поступает в резонаторную нагрузку 5, приводя к увеличению напряжений ее электромагнитнь.х полей. Это приведет к нарушению условий резонансного существования паразитного резонанса, одними из которых являются, при заданных геометрических размерах внутренних элементов резонаторной нагрузки, напряженности электромагнитных полей.

С прекращением паразитного резонанса автоматически восстанавливаются эквивалентные параметры реэонаторной нагрузки 5, такие как частота основной моды колебаний, эквивалентное сопротивление на основной моде колебаний и степень согласования входного сопротивления резонаторной нагрузки 5 с волновым сопротивлением тракта 2 передачи мощности, в том числе и значение сигнала ПОС на элементе 8 связи, установленном в резонатор ной нагрузке 5, в связи с чем процессы нарастания выходной мощности ВЧ-усилителя 1 по каждой из цепей автоколебаний продолжены одновременно.

Если же по мере увеличения мощности, поступающей в резонаторную нагрузку, в ее объеме возникнет следующий паразитный резонанс с более высоким порогом существования, то он преодолен аналогичным образом благодаря не прекращающемуся автоколебательному процессу нарастания выходной мощности ВЧ-усилителя по вто1700783

Составитель С.Шитов

Техред М,Моргентал

Редактор Н,Рогулич

Корректор Э.Ланча кова

Заказ 4479 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 рой цепи положительной обратной связи, при котором мощность продолжает поступать в резонаторную нагрузку, Величина связи элемента связи второй цепи ПОС с соответствующей составляю- 5 щей электромагнитного поля тракта передачи мощности устанавливается такой, чтобы мощность ВЧ-усилителя, обусловленная возбуждением этим сигналом, превосходила порог развития высшего паразитного ре- 10 эонанса. Дальнейший же рост выходной мощности ВЧ-усилителя до номинального уровня определяется сигналом ПОС из резонаторной нагрузки. Элемент 10 связи второй цепи 9 установлен в тракте 2 передачи 15 мощности на расстоянии. кратном il/4 от его конца. Этим самым устраняются возможные перенапряжения в высокочастотном автогенераторе в случае электрических пробоев в автоколебательной цепи, охваты- 20 вающей ВЧ-усилитель 1 и резонаторную нагрузку 5, не резонансного характера.

Поскольку величина сигнала возбуждения ВЧ-усилителя по второй цепи ПОС определяется выходной мощностью ВЧ- 25 усилителя, то и нарастание автоколебаний по второй цепи ПОС всегда устойчиво. В этом заключается основное преимущество от известного устройства, где напряжение с дополнительной петли ПОС, установленной 30 в резонаторной нагрузке, зависит от ее эквивалентных параметров и может быть равным нулю при уменьшении до нуля ее эквивалентного сопротивления.

Таким образом, охватывание ВЧ-усилителя второй цепью ПОС из тракта передачи мощности обеспечивает его устойчивую работу при работе на резонаторную нагрузку с возникающими в ней паразитными резонансами. При этом увеличивается КПД ВЧ— автогенератора, поскольку не требуется предварительный усилитель, и упрощается процесс его настройки в рабочий режим.

Формула изобретения

1. Высокочастотный автогенератор, содержащий усилитель мощности, подключенный к элементу возбуждения резонаторной нагрузки трактом передачи мощности, сумматор, выход которого подключен к входу усилителя, а к его входам подключены две цепи положительных обратных связей, элемент связи одной из которых установлен в резонаторной нагрузке, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения устойчивости, увеличения КПД и уп ращения процесса его настройки, элемент связи второй цепи положительной обратной связи подключен к тракту передачи мощности.

2. Автогенератор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что элемент связи второй цепи положительной обратной связи установлен в точке минимальной связи со стоячими электромагнитными волнами основного типа колебаний тракта передачи мощности.