Способ измерения эффективного характеристического сопротивления свч резонаторов Советский патент 1979 года по МПК H01J25/10 

Изобретение относится к области измерений, а именно, к электровакуумным СВЧ приборам и может быть использовано при разработке и оптимизации приборов СВЧ, использующих резонансные колебательные системы, в частности резонаторы с распределенным взаимодействием и многозазорные резонаторы. Известен способ измерения эффективно го характеристического сопротивления. Сущность его состоит в. том, что на специальной вакуумной установке с помощью измерительного зонда с сеточным зазором методом тормозящего поля измеряют максимальные скорости электронов, подвергну тых модуляции в исследуемом |эезонаторе и, сравнивая их со скоростями немодулированных электронов, определяют эффективное характеристическое сопротивление по известным эффективной амплитуде наЩ)Яжения, мощности генератора, коэффициенту отражения и добротности jl|i«- Однако этот способ характеризуется сложностью проведения изк ерений характе ристик электронного пучка в вакуумных условиях и сложностью установки. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ измерения эффективного характеристического сопротивления СВЧ резонаторов, В1слючающий измерение тока и ускоряющего напряжения электронного пучка и добротности резонатора. При измерении этим способом собирают макет, состоящий из двух идентичных по внутренней геометрии резонаторов и электронного зонда. Затем в первый резонатор подается входной сигнал и подбором расстояния между резонаторами добиваются максимальной выходной мощности, снимаемой со второго резонатора. По найденной длине между центрами резонаторов и коэффициенту усиления, зная ускоряющее напряжение, ток, частоту сигнала, нагруженные и пнешние добротности резонаторов, находят величину -эффективного xapaKTepucTmiecKoго сопротивления 2. Однако при измерении данным снособом число измеряемых параметров достигает десяти. Это отражается на трудоемкости и точности измерений. Крс.ле того, подбор оптимального расстояния между резонаторами является довольно длительной операцией, требующей прш«енеция специального механизма плавного перем€ шения между резонаторами. Для обеспечения измерений параметров резонаторов указанным способом требуется дотюлнительно затрачивать время и средствам на. из1Х)товление второго резонатора, строго идешч-тного исследуемому по геометрическим размерам. Цель изобретения - повышение точ кости и оперативности измерений . э4)фективного характеристического сопро- тивлерйн . .Сущность изобретения заключается в том, что в способе измерения эффективного характеристического сопротивления СВЧ резонаторов, включающем измерения тока, ускоряющего напряжения электронного пучка и добротности резонатора, измеряют сначала добротность резонатора в отсутствие электронного пучка, затем, пропустив через прОлет Ш1й канал резона.ора электронный пучок и плавно изменяя ускоряющее напряжение, находят такое его минимальное значение, при котором величина добротности резонатора при наличии электронного пучка равна его добротност без электронного пучка после чего после довательно увеличивая ускоряющее напря- жение при постоянном токе пучка снимаю зависимость значения добротности резонатора в присутствии электронного пучка от ускоряющего напряжения и определяют эффективное характеристическое сопротив ление по формуле г Г I-: ыЛ°где Ач р - эффектиВ1юе характеристическое сопротивление, On - ток электронного пучка, Q - добротность резонатора при наличии электронного пучка и о - ускоряющее напряжение. На фиг. 1 показана кривая типичной зависимости добротности резонатора в присутствии электронного пучка от ускоряющего напряжения при постоянном токе пучка, пол ченная для одной из модификаций многозазорного резонатора, на фиг. 2 - кривая зависимости эффектив1гог характеристического сопротивления от ускоряющего напряжения. Обе зависимости экспериментально получены при практическом осуществлении способа Предложенным способе м измеряется величина эффективного характеристического сопротивления щестизазорно го цилиндрического резонатора с индуктивной связью. Резонатор работает на колебаниях вгца (рабочей пространственной гармоникой высокочастотного поля является + -I-fl) Резонансная частота 2,92 Ггц. Измерения проводятся с помощью электронного зонда, работающего при токе луча Uo 0,1 А в интервале ускоряющих напряжений 3-17 кВ. Добротность измеряется по щир.ине резонансной кривой. Задающим генератором является генератор Г4-9. Значение добротности резонатора в отсутствии электронного пучка - QH 440. На графике па фиг, 1 монсно выделить точки А, В и С, где электронная нагрузка равна нулю, т.е. точки соответству рт экстремальным точкам зависимости эффективного характеристического сопротивления от ускоряющего напря- , пр1гчем точка перехода от отрицательной к положительной нагрузке резонатора /точка А и С/ соответствуют нулeвы значениям , а точка перехода от положительной к отрицательной электронной нагрузке /точка В/ - максимумуЗависимость величины для данного резонатора на фиг. 2 в интервале напряжений пучка 16- кВ и определяется вьпиеприведенной расчетной формулой. Измерения указаннь1М способом можно проводить как на вакуумной установке (резонатор с электронным пучком нах.одится в вакууме), так и с помощью электронного зонда (резонатор находится вне вакуума), В последнем случае повышается оперативность измерений, поскольку не требуется проводить откачку и технологическую обработку исследуемого макета. Предложенный способ измерений эффективного характеристического сопротивленг упрощает процесс и сокращает время измерений, так как уменьшается число измеряемых параметров, повышается точtrocTb измерений и упрощается измерительная установка.

Формула изобретения

Способ измерения эффективного характеристического сопротивления СВЧ резонаторов, включающий измерения тока и ускоряющего напряжения электронного пучка и добротности резонатора, о т личающийс я тем, то, с целью повьппения точности и оперативности, измеряют добротность резонатора в отсутствие электронного пучка, затем, пропустив через резонатор электронный пучок и плавно изменяя ускоряющее напряжение, находят такое его минимальное значение, при котором величша доброт ности резонатора при наличии электронного пучка равна его добротности без электронного пучка, после чего последовательно увеличивая ускоряющее напряжение прн постоянном токе пучка Ло , снимают заВ11симость значения добротнос.ти резонатора в присутствии электронного пучка от ускоряющего напряжения и Определ ют. эффективное характерис1 ическое сопротивление по формуле

/7 /J fS мапря)кёмие

-t (-Ц-

Y-i

аи,

)

tnttt

NvV

Эффективное характерисгдетическое сопротивлешю;

Зо

- ток электронного пучка

- добротность резонатора «Зэп при налич1ш электронного пучка , г добротность резонатора

в отсутствии электронного пучка ,

(Jo - ускоряющее напряжение. Источники информации, принятые во 1 ннмание при экспертизе.

1.Егоров Г. П. и др. Применение измерительного зонда для определения параметров резонатора нагруженного электронным пучко А, Электронная техника , серия 1 Электроника СВЧ,) 1,1975,с.114.

2.Заявка № 2338391/25,

кл. Н 01 У 25/10, 1976, по которой принято рещение о вьшаче авторского свидетельства.

VO,KB г.1 Цскоркющеб напряжение 9 11 13 IS иг,2 17 ЩкВ