СПОСОБ НАСТРОЙКИ ЭЛЕКТРОВАКУУМНОГО ПРИБОРА С МАГНИТНОЙ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ФОКУСИРУЮЩЕЙ СИСТЕМОЙ Советский патент 1995 года по МПК H01J23/08 

Изобретение относится к производству электровакуумных приборов (ЭВП) сверхвысоких частот (СВЧ), к широко распространенным в современной технике СВЧ-лампам бегущей волны (ЛБВ) с магнитной периодической фокусирующей системой (МПФС).

Одним из ответственных этапов разработки ЛБВ является настройка МПФС. Этот технологический процесс определяет такие важные параметры прибора, как величина выходной мощности, надежность, стабильность, выход годных.

Сущность процесса настройки заключается в совмещении осевой составляющей осесимметричного магнитного поля в МПФС с геометрической осью замедляющей системы.

Известен способ настройки электровакуумных приборов с МПФС, преимущественно ЛБВ, включающий операции поворота магнитов МПФС, установку магнитных шунтов в области МПФС (1, 2).

Последовательность данных операций произвольна, а критерием при этом служит увеличение тока на коллектор. Настройку проводят либо в статическом режиме, то есть без подачи сигнала на вход лампы, либо в динамическом режиме, подавая на вход лампы входной сигнал.

Известный способ настройки ЛБВ с МПФС не генерирует высокого качества проведения указанной технологической операции для мощных ЛБВ с совмещенной МПФС. Настройка, включающая в себя произвольную последовательность операций вращения магнитных колец и установки магнитных шунтов, не позволяет получить максимально возможное токопрохождение в ЛБВ с совмещенной МПФС.

Цель изобретения - повышение мощности прибора и выхода годных. Для достижения цели настройку прибора в статическом режиме проводят последовательно от анода к коллектору, при этом раздвигают полукольца первого магнита замедляющей системы, с извлечением полукольца, вращают оставшееся полукольцо, фиксируют его положение, заменяют извлеченное полукольцо магнитом с размерами, не превышающими 1/4 - 3/4 части полукольца магнита, выдвигают магниты с вырезами, раздвигают полукольца остальных магнитов, устанавливают на анодный стакан, анод, коллектор, дополнительные магниты, размеры которых составляют 1/2 - 1/10 части полукольца магнита, а при подаче входного сигнала настройку проводят от коллектора до начала входной секции на частотах с наибольшим током замедляющей системы.

На чертеже приведена схема ЛБВ с МПФС, где обозначено 1 - пушка, 2 - анодный стакан, 3 - анодный диск, 4 - первый магнит замедляющей системы, 5 - полюсные наконечники, 6 - магниты с вырезами, 7 - ввод энергии, 8 - магниты, расколотые на 2 полукольца, 9 - вывод энергии, 10 - коллектор.

Несоосность магнитного поля и геометрической оси прибора закладывается в конструкцию ЛБВ с МПФС совмещенного типа. К несоосности приводят вырезы в магнитах под ввод и вывод энергии, выносную нагрузку, вырезы в полюсных наконечниках под окна связи. Максимальные вырезы в магнитах, как правило, равны внутреннему диаметру магнита, окна связи в полюсных наконечниках составляют 15-20% площади поверхности полюсного наконечника. Помимо несоосностей конструктивных обязательно присутствуют несоосности, связанные с разбросом размеров деталей, узлов в пределах допусков.

Проведенные исследования точности сборки приборов показывают, что во всех приборах имеет место небольшой наклон условной оси прибора относительно оси пушки. Как правило, этот наклон составляет 20'-40', то есть области, где соседние полюсные наконечники существенно смещены относительно друг друга. Эти смещения иногда достигают десятка долей миллиметра при диаметрах канала 2,5-4 мм.

Все несоосности магнитных полей, связанные с конструкцией прибора, МПФС и конечной точностью сборки компенсируются настройкой МПФС.

Для анализа влияния настройки отдельных магнитов разработан специальный макет прибора, в котором можно определить зоны токооседания и влияние на это токооседание отдельных магнитов с помощью специальных термопар, измеряющих температуру элементов замедляющей системы. Зоны токооседания в ненастроенном приборе расположены за магнитом с вырезом под ввод энергии, в областях за дисками, существенно смещенными относительно друг друга, за магнитом с вырезом под выносную нагрузку и в конце прибора. Как показывает эксперимент, зоны токооседания привязаны к областям, где происходит нарушение симметрии.

Настройка МПФС рассматриваемым способом позволяет получить высокое токопрохождение. Настройка первого магнита замедляющей системы позволяет снизить ток замедляющей системы на 50%, при этом существенно снижается токооседание в конце прибора и уменьшается токооседание за магнитом с вырезом под ввод энергии. Настраивая первый магнит, устраняют отклонения пучка, которые связаны с конечной точностью установки пушки относительно прибора, а также компенсируют искажение магнитного поля в области магнита с вырезом под ввод энергии.

Настройка второго магнита, который часто имеет вырез под ввод энергии и имеет подковообразную форму, позволяет снизить ток замедляющей системы на 2-5%, при этом уменьшается токооседание в области, расположенной за магнитом. Все магниты последовательно настраиваются путем раздвижения полуколец. Более существенный вклад, как правило, вносит настройка магнитов с нечетным номером, которая позволяет снизить ток замедляющей системы на 5-8%, настройка четных магнитов снижает ток замедляющей системы на 1-3%.

Особенно влияет настройка магнитов на ток замедляющей системы в областях, где имеет место существенное радиальное смещение дисков относительно друг друга. В этих областях настройку необходимо проводить особенно тщательно. Полукольца магнитов раздвигают и определяют оптимальное положение каждого полукольца магнита, которые могут быть смещены относительно оси прибора на различные расстояния. Такая настройка позволяет скомпенсировать перекос вызванный сборкой и в какой-то степени совместить магнитную и геометрическую оси. После того, как проведена последовательно настройка всех магнитов, токопрохождение подстраивается небольшими магнитами, размеры которых лежат в пределах 1/2 - 1/10 части полукольца. Эти магниты устанавливаются в области анодного стакана, анода, магнитной системы, коллектора. Установка магнитов в области анода и анодного стакана позволяет изменять поле на катоде, подсогласовывать отдельные траектории с магнитным полем и снизить ток замедляющей системы на 2-3%, а установка магнитов в области коллектора позволяет подправить ввод пучка в коллектор. Этот способ настройки позволяет получить высокое токопрохождение 98-99% в статическом режиме.

После настройки магнитной системы в статическом режиме иногда требуется настройка прибора в динамическом режиме в точках рабочей полосы с наибольшим током замедляющей системы, при этом входной сигнал, соответствует максимальной выходной мощности. В связи с имеющей место крутой дисперсией добиться равномерного токооседания в рабочей полосе частот не представляется возможным. Настройка прибора с входным сигналом проводится в области выходной секции, где пучок отдает свою энергию и расширяется. Настройка проводится упорядоченно от коллектора до начала выходной секции, таким образом, как и в статике. Настройка в этих точках диапазона позволяет снизить ток замедляющей системы на 10-15% и получить токопрохождение более 90% в динамическом режиме во всем диапазоне частот.

Предложенный способ настройки используется при настройке приборов с совмещенной МПФС, отличающихся выходной мощностью, диапазоном, полосой. Это позволяет сделать вывод об универсальности предлагаемого способа для данного класса приборов.

Использование: электронная техника. Сущность изобретения: настройку прибора проводят упорядоченно от анода и коллектору. Раздвигают полукольцо первого магнита, извлекают полукольцо, вращают оставшееся полукольцо, заменяют извлеченное полукольцо меньшим магнитом, магниты с вырезом выдвигают, определяют их оптимальное положение и фиксируют его, раздвигают и вращают полукольца остальных магнитов, определяют и фиксируют их оптимальное положение. Устанавливают магниты, размеры которых составляют 1/2-1/10 части полукольца магнита, на анодный стакан, анод, коллектор. Затем настройку ведут от коллектора до начала выходной секции в точках рабочей полосы с наибольшим током замедляющей системы. 1 ил.

СПОСОБ НАСТРОЙКИ ЭЛЕКТРОВАКУУМНОГО ПРИБОРА С МАГНИТНОЙ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ФОКУСИРУЮЩЕЙ СИСТЕМОЙ, содержащей магниты с вырезами и магниты, состоящие из двух полуколец, размещенной за анодными стаканом и диском, включающий поворот магнитов, установку шунтов, определение оптимального положения и их фиксацию по максимальному токопрохождению в статическом режиме и при подаче входного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности прибора и выхода годных, настройку прибора в статическом режиме проводят последовательно от анода к коллектору, при этом раздвигают полукольца первого магнита, размещенного за анодными стаканом и диском, извлекают одно полукольцо, вращают оставшееся полукольцо, вращают оставшееся полукольцо, фиксируют его положение, заменяют извлеченное полукольцо магнитом размерами, не превышающими 1/4 - 3/4 части полукольца магнита, выдвигают магниты с вырезами, раздвигают полукольца остальных магнитов, устанавливают на анодный стакан, анод, коллектор дополнительные магниты, размеры которых составляют 1/2 - 1/10 части полукольца магнита, а при подаче входного сигнала настройку проводят от коллектора до анодного стакана на частотах с наибольшим током замедляющей системы.