Трансформатор типа волны Советский патент 1989 года по МПК H05H7/00 

Изобретение относится к технике СЕЧ и может быть использовано в высокочастотных трактах ускорителей заряженных частиц. Цель изобретения - упрощение согласования. Трансформатор типа волны выполнен в виде цилиндрического резонатора 1, к которому через отверстия связи вакуумно-плотно присоединены круглые запредельный 2 и диафрагмированный 3 волноводы. (Согласование осуществляется изменени- ем радиуса R и угла v конусообразно- iro среза в месте присоединения запредельного волновода 2 к цилиндрическому резонатору 1. 4 ил.

4

СП

;о

00

Фиг.1

11455398

Изобретение относится к технике I СВЧ и может найти применение в уско- Iрительной технике.

Цель изобретения - упрощение согласования.

На фиг. 1 (а и б) приведен трансформатор типа волны, общий вид; на

ной полости в месте соединения круглого запредельного волновода с цилиндрическим резонатором, AQ- рабочая длина волны.

На фиг. 1 видно: сильное влияние

фиг. 2 - на круговой диаграмме сопро- д объема выреза D на модуль и фазу ко- тивлений зависимость КСВ и фазы вол- эффициента отраженияj изменение фазы ны одного из рабочих согласователей упри увеличении D идет в обратную

при изменении радиуса конусообразного среза R; на фиг. 3 - зависимоссторону по сравнению с .фазой при увеличении А и В.

ти модуля и фазы коэффициента отражения от изменения геометрических размеров резонансной полости А, В, Dj на фиг. 4 - зависимость изменения резонансной частоты f трансформатора типа волны (ТТВ) от D.

Устройство, приведенное на фиг.1 (а,4 б Л содержит цилиндрический резонатор 1, к которому через отверстия связи вакуумноплотно присоединены

15

20

Из представленной на фиг. 4 зависимости изменения резонансной частоты ТТВ от D видно, что частота растет линейно с увеличением D, полученным за счет изменения толщины среза под углом 45°.

Из условия согласования следует, 4Tof е л+PJJ 0. Это значит f л fi5 fi - j} t и соответственно p g РЗ, Vj ± I если рд

круглые запредельный 2 и диафрагми- 25 f fe Рл необходимо из- .рованный 3 волноводы, а к боковым менить связь ТТВ со входным волно- отверстиям - стандартные прямоуголь- водом 2ао,

ные передающий 4 и запредельный 5 Из фиг. 3 можно получить связь волноводы.между коэффициентом отражения и

Элементы устройства целесооб азно д геометрическш-м размерами А, В, D. выполнять, из меди. Чистота обработки рабочих поверхностей должна быть не ниже чиtlтoты обработки рабочих поверхностей диафрагмированного вол- йовода. Для повьппения электрической прочности острые кромки диафрагмы Ькруглены, а радиальная поверхность

POI+ Я. В,

Рл f о, + f.A. . р f ,j +KD,

при А В . ,, РО-, РОЭ Ро тогда уА KD; А K/pD MD;

qB KD, В K/qD ND, Где М, коэффициенты связи между геометрическими размерами А, В и D.

уплотнена.

Согласование трансформатора со- (тоит; в следующем. Изготовленный трансформатор имеет высоту резонато ра do м, толщину диафрагмы t, м, диаметр 2a м запредельного волновода и радиус скругления диафрагмы R м, соответствующие конкретным размерам круглого диафрагмированного волновода. Внутренний диаметр 2Ь„ м

первоначально определяется исходя из критической длины волны в данном резонаторе. Размеры отверстий связи 2а м, 2ао ми t м первоначально определяются из условия прохождения волны в резонатор.

На фиг. 3 представлены зависимости модуля f и фазы v коэффициента iотражения от геометрических размеров

- 2Ь согласоеателя А, В, D, где А

, V lfh (R -н

° ,. + RaL - 2a / ), объем вьфеза резонансс о

ной полости в месте соединения круглого запредельного волновода с цилиндрическим резонатором, AQ- рабочая длина волны.

На фиг. 1 видно: сильное влияние

объема выреза D на модуль и фазу ко- эффициента отраженияj изменение фазы упри увеличении D идет в обратную

сторону по сравнению с .фазой при увеличении А и В.

д геометрическш-м размерами А, В, D.

POI+ Я. В,

Рл f о, + f.A. . р f ,j +KD,

при А В . ,, РО-, РОЭ Ро тогда уА KD; А K/pD MD;

qB KD, В K/qD ND, Где М, коэффициенты связи между геометрическими размерами А, В и D.

мм

Такая связь справедлива для любого ТТВ, но величины коэффициентов связи м, N будут зависеть от его геометрических размеров. В нашем случае f 14,73-, q 1,553j К 1,071 мм ,- М 7,271-10 N 6,896 1(Г исходных геометрических размерах ТТВ 2Ь о 81мм} 2а 30,04 MMj 2ао 36 мм; 2ар 20 2ао 27 мм, t 4 MMJ D - Oj 10,718 CM.

Используя выше приведенные выражения, получим связь между коэффициентом отражения о , вызванного размерами Л2Ьо и d2aj и параметрами среза (R, М)

P .KD L- ду (R3 +

Тп J Лп

+ Ral

- 2а g ),

h (R - а )

3

ctgM ,

тогда связь между f, R и иметь следующий вид:

1 будет

3Ra:4

, ,3 ЗрЛо

о Тк

tg ( о.

Для согласования трансформатора к нему присоединяют со стороны передающего прямоугольного волновода измерительную линию с источником СВЧ- колебаний,, а со стороны диафрагмы - диафрагмированный волновод с подвижной нагрузкой. Подавая в согласова- тель СВЧ-мощность измеряют КСВ и фазу волны при различных положениях нагрузки. Процесс согласования заключается в предварительном изменени внутреннего диаметра 2Ь, изменении размеров окон связи 2а,, 2a f, t и последующим изменением радиуса конусообразного среза R, 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 приак- сиальной области, измеряемого извест ным методом, например с помощью возмущающего тела.

Процесс согласования значительно упрощается в случае изготовления , большой партии согласователей для ускоряющих секций линейных ускорителей 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 R, добиваются полного согласования с конкретным диафрагмированным волноводом ускоряющей секции.

Настройка ТТВ проводится до его пайки на вакуум путем последовательного изменения размеров 2boj 2aj,j 2aJ, . Изменение размера 2bo приводит к изменению размера толщины окон отверстия связи t. Полученные размеры на опытном образце задаются как рабочие размеры на изготовление большой партии ТТВ такого типа. Размер R х I/ задавался с небольшим припуском на согласование. Для полного согласований согласователя снимали.

1455398

только одно донышко 2 и в нем растачивали размер R «w . В этом случае все рабочие поверхности согласователя можно сразу изготавливать по требуемому классу обработки.

На фиг. 2 проиллюстрирован способ согласования путем изменения радиуса конусного среза R « ( ( 2R) одного из ТТВ и при заданных его рабочих размерах (2а „ 46 мм; 2а 46,5 мм;

2Ь, 78 мм; t,, 14,5 мм). Обозначенные на.фиг. 2 точки соответствуют следукяцим значениям: I. R t/ 19 мм ; 37, КСБ 1,22j

. R 1/ 20 мм X 37,, КСВ III. R « If 20,7 мм 37, 1,025; IV. R i; 20,8 мм КСВ 1,0.

1,13

КСВ x37,5 i

Для повьпиения электрической прочности ВЧ-тракта передающий волновод выполнен на стандартном волноводе повьш1енного сечения 90 45 мм , а запредельньй - 48 24 мм. После настройки согласователя все его элементы (1, 2, 4,5) спаивались вместе в малой вакуумной печи припоем ПСР-72. Пайка практически не приводила к изменению его параметров. Затем согла- сователь припаивался к отрезку диафрагмированного волновода длиною око- ло 1000 мм в большой вакуумной печи припоем ПСР-72.

35 Выполнение конусного среза в месте соединения круглого запредельного волновода и цилиндрического резонатора значительно упрощает процесс согласования трансформатора типа вол40 ны с диафрагмированным волноводом, .повьшает его электрическую прочность за счет снижения интенсивности электрического поля на границе их соединения и повышает технологичность изго45 товления согласователей.

Формула изобретения

Трансформатор типа волны для пре 50 образования волны в прямоугольном

волноводе в волну Е, в круглом диафрагмированном волноводе линейного ускорителя электронов, содержащий цилиндрический резонатор, к которому 55 через отверстия связи присоединены прямоугольный передающий и перпендикулярно ему соосно расположенные кругльй запредельный и диафрагмированный волноводы, отличаюФt/г.f

ЦЗиг.2

в«

Ц6

20

f(firy)

1510Редактор А.Долинич

75

2ii-Wc

-

510

Фиг Л

Составитель.Е.Громов

Техред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко

-9t

I V

фаг-З

/м« 3-ю to-w cHf

75

2ii-Wcn