Экспериментальная установка

Экспериментальная установка (рис.13) состоит из магнетронного генератора 1, блока питания 2 типа УИП-1, измерителя коэффициента стоячей волны (КСВ) 5 типа 60-И, направленного ответвителя 3 (с направленностью порядка 30-35 дБ), с помощью которого часть мощности ответвляется на резонансный волномер 4 типа 35ИМ, трансформатора импеданса (ТИМ) 6, направленного ответвителя 7 с согласованной нагрузкой 8 и измерителя мощности 9.

Магнетронный генератор работает в режиме непрерывной генерации, при этом на анод, который соединён с корпусом (заземлён), подаётся постоянное напряжение величиной около 500 В, а на катод (соединён с накалом и изолирован от земли) – отрицательный потенциал – 500 В.

Высокочастотный тракт установки представляет собой волноводную линию, нагруженную на согласованную нагрузку 8 для предотвращения излучения мощности СВЧ в открытое пространство. Для изменения величины нагрузки на магнетрон служит трансформатор полных сопротивлений (ТИМ) 6. С помощью трансформатора можно в широких пределах изменять модуль и фазу коэффициента отражения .

Коэффициент отражения связан с коэффициентом стоячей волны (КСВ) в линии соотношением

Поэтому, установив с помощью трансформатора полных сопротивлений (ТИМ) заданную величину КСВ в линии, нетрудно найти из этого соотношения величину модуля коэффициента отражения.

Рис 13

Отсчёт КСВ в линии производится с помощью прибора типа 60-И. Фаза коэффициента отражения определяется по отсчётному лимбу трансформатора полных сопротивлений (ТИМ).

Измерение мощности производится прибором типа ПО-1, подключенным к волноводной линии через направленный ответвитель 7. Ослабление, вносимое направленным ответвителем, необходимо учитывать при определении мощности магнетрона.

Внимание! Магнетронный генератор работает при высоком напряжении. Сверхвысокочастотное излучение обладает сильным биологическим воздействием на организм человека.

Категорически запрещается! Разбирать высокочастотный тракт при включенном магнетроне, а также включать магнетрон при разобранном тракте. Перед выполнением работы студент обязан внимательно проработать инструкцию по технике безопасности при работе с высоким напряжением и СВЧ-устройствами.

Порядок выполнения работы.

Ознакомиться с экспериментальной установкой и с описанием приборов, используемых в ней (см. приложение).
Установить регулятор «Фаза коэфф. отражения» на трансформаторе полных сопротивлений на 0 делений. Верхний аттенюатор прибора 60-И (Атт-1) установить в положение КСВ = 1, 2, что соответствует =0.09, а нижний – (Атт.2) в положение максимального затухания (35 дБ). Переключатель « » на приборе 60-И установить в положение «Прямая мощность».
Включить тумблер «Сеть» на блоке питания, при этом будет подано напряжение на накал катода магнетрона. Не менее, чем через 5 минут, включить тумблер «Анод» и ручкой регулировки напряжения «20-600 В» установить ток магнетрона величиной 25 мА. В дальнейшем напряжение на аноде магнетрона не изменять.
Провести установку заданной величины КСВ в СВЧ-тракте.

Уменьшить затухание нижнего аттенюатора (Атт-2) прибора 60-И до величины, при которой отклонение стрелки прибора «Амплитуда» составит 50 делений. Заметить показания прибора и перевести переключатель « » в положение «Отраженная мощность».

С помощью регулировочного винта согласующего трансформатора 6 (ТИМ) – «Модуль коэфф. отражения» добиться таких же показаний прибора «Амплитуда», которые имели место, когда переключатель « » находился в положении «Падающая мощность» (т.е. 50 делений). Переводя несколько раз переключатель « » из положения «Падающая мощность» в положение «Отражённая мощность», убедиться, что показания прибора «Амплитуда» остаются неизменными. При этом в тракте будет заданное, установленное на шкале верхнего аттенюатора (Атт-1), значение КСВ.

Резонансным волномером 35-ИМ измерить длину волны колебаний, генерируемых магнетроном. Измерение длины волны необходимо производить в соответствии с описанием прибора 35-ИМ (см. приложение) с возможно большей точностью.
Измерить величину мощности колебаний Р, генерируемых магнетроном. Измерение мощности производится прибором ПО-1, при этом необходимо учесть ослабление, вносимое направленным ответвителем 7 (см. шкалу ослабления, вносимого направленным ответвителем).
Снять зависимость мощности и частоты колебаний, генерируемых магнетроном, от фазы коэффициента отражения при постоянном значении его модуля .

Для этого, установив и поддерживая постоянным заданное значение модуля коэффициента отражения =0.09 (КСВ = 1, 2), повторить порядок действий, описанных в пунктах 4-6, при изменении фазы коэффициента отражения в пределах от 0 до 24 делений, через каждые 3 деления шкалы «Фаза коэфф. отражения». Результаты измерений удобно свести в таблицу:

				.....
, Вт
, мм
, мм
λ, мм
, МГц

Содержание отчета

1. Схема экспериментальной установки

2. Таблицы и графики зависимостей и .

Контрольные вопросы

1. Объясните устройство магнетрона и его работу.

2. Как происходит процесс группировки электронов в «спицы»?

3. Какие виды колебаний могут существовать в магнетроне и в чем особенность колебаний вида?

4. Как осуществляется разделение частот в магнетроне?

5. В чем состоит затягивание частоты в магнетроне?

Литература

1. Лебедев И.В. Приборы и техника СВЧ. М., Высшая школа, т.П, 1972.

2. Федоров Н.Д. Электронные и квантовые приборы СВЧ. Атомиздат, М., 1979.

Приложение

ВОЛНОМЕР 35-ИМ

Волномер предназначен для измерения длины волны от 38,4 мм до 26,8 мм, т.е. может быть использован в диапазоне частот от 7800 МГц до 11200 МГц.

Точность измерений или ниже МГц.

Основной частью волномера является коаксиальный резонатор, длина которого изменяется перемещением закорачивающего поршня (рис. 1).

Рис. 1.

Такой резонатор длиной резонирует на частотах, для которых

где ; м/с – скорость света, а и - длина волны и частота.

Для одной и той же частоты колебаний можно найти несколько резонансов в данном резонаторе, для чего нужно изменять его длину, смещая поршень на целое число полуволн. Очевидно, что ближайшие резонансные настройки отстоят друг от друга на расстоянии полуволны, величина которой отсчитывается в миллиметрах по шкале смещения резонатора. Момент настройки волномера в резонанс определяется по минимуму тока детектора, измеряемого микроамперметром.

РАБОТА С ПРИБОРОМ

1. Вращая ручку волномера, расположенную сбоку прибора, добиться первого резонансного минимума в показаниях индикатора (момент настройки в резонанс соответствует резкому уменьшению показаний индикаторе примерно вдвое). Осторожно поворачивая ручку волномера вблизи резонансного положения, установить минимум показаний по возможности точнее.

Прочесть и записать показания волномера на двух лимбах, которые дают положение настройки в миллиметрах. При этом на левом лимбе отсчитывают целые значения миллиметров и их половинки, а на правом – десятые и сотые доли миллиметра.

2. Вращая дальше ручку волномера, добейтесь следующего резонанса и запишите показания волномера . Измеряемая длина волны равна:

, мм

3. Перевод значений длины волны в значения частоты можно произвести, пользуясь формулой

, МГц , мм.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: