Способ измерения сопротивления связи замедляющих систем Советский патент 1980 года по МПК H01J9/42 

t

изобретение относится к об.яасти СВЧ электроники, в частности к измерениям электродинамич-еских параметров высокочастотных систем электровакуумных приборов с протяженным взаимодействием.

Известен способ измерения дисперсии и сопротивления связи с помощью электронного пучка, основанный на определении условий, соответствующих бесконечному затуханию входного сигнала, которые-весьма критичны к изменению величины тока и скорости электронов Til. Метод полного подавления сигнала позволяет достаточно точно определять фазовую скорость и сопротивление связи замедляющей структуры (ЗС) , не обращая внимание на качество согласования концов замедляющей системы.

Этот метод обладает рядом недостатков. К ним относятся: необходимость изготовления специального прозрачного, (без поглощающей вставки) макета; сложность измерений при малых сопротивлениях связи, где необходимо использовать либо макеты очень большой длины, либо чрезмерно большие значения тока. Кроме того, необходимо знать с большой точностью

геометрическую длину макета, которую невозможно однозначно определить для некоторых согласующих устройств связи ЗС с выводом энергии, например, устройства связи на связанных спиралях, а также в случае большого т окооседания на спираль, что типично для малых напряжений, соответствующих полному подавлению входного с 1Гнала

10 и в большей степени для ламп с сеточным у11равлением тока пучка.

Ближайшим к изобретению тёхничес-. КИМ решением является способ измерения сопротивления связи замедляющих систем с помощью электронного пучка, основанный на измерении зависимости напряжения, соответствующего максимальному усилению в режиме малого

20 сигнала, от тока пучка при изменении . последнего от номинального до минимально возможного. Экстраполяция этой зависимости до нуля тока позволяет определить фазовую скорость волны.

25 Затем измеря:ется усиление Малого сигнала при напряжении взаимодействия и при рабочем токе, по аналитическим соотношениям для коэффициента усиления, параметра несинхронности в режиме оптимального взаимодействия, параметров усиления и пространственного заряда рассчитывается значение соцро ±ивления связи 2, Недостатки этого способа заключаются в том, что параметры ЗС и пучка определяются при малых токах в режим оптимального взаимодействия, для рас чета используется весьма приближенна формула для определения коэффициента усиления, которая тем более неточна для ЛЕВ с одним или двумя поглотителями кроме того, для малых простран ственных зарядов вместо аналитических выражений необходимо использоват таблицы корней характеристического уравнения или графики. В результате для получения более точного значения сопротивления связи необходимо испол льзовать ЭВМ для корректировки соотношения , определяющего коэффициент усиления ЛБВ. Целью предлагаемого изобретения является упрощение и повышение точности измерения сопротивления связи замедляющих систем. Поставленная цель достигается TeM что после-измерения напряжения, соот ветствующего максимальному усилению при малых токах пучка, измеряют фазо вые чувствительности к изменениям тока и напряжения на замедляющей системе и затем рассчитывают сопротив.ление связи. Измерение электродинамических параметров ЗС осуществляют в следующей последовательности. Дисперсионная ха рактеристика ЗС определяется, как и в известном способе, по эксперимен тальным зависимостям (для каждой фик сированной частоты) оптимального напряжения взаимодействия, соответству ющего максимальному усилению в режиме малого сигнала, от тока пучка при изменении последнего от номинального до минимально возможного. Затем на заданной частоте измеряют фазовую чувствительность к изменению тока прибора д и фазовую чувствительность к изменению напряжения на ЗС AJy, и в градусах на процент изменения определяют напряжение/ соответствующее фазовой скорости волны в ЗС. Измерение проводят при малых токах -прибора, то есть для малых значений параметра усиления и параметра прсжтранственного заряда. Сопротивлетае связи определяют из соот,ноше-г ния 6.2g и МЧ4 3 3 где R -сопротивление связи замедляющей системы. Ом; . и -напряжение, соответствующее фазовой скорости волны в замедляющей системе, В; Зо общий ток прибора, А; фазовые чувствительности Д,-«Д к изменению тока прибора и к изменению напряжения на ЗС, соответственно, эл.град./%. В СВЧ приборах, работающих при больших параметрах усиления, для более точного определения сопротивления связи измеряют фазовую чувствительность (сдвиг фазы на процент изменения электрических параметров при- бора) к изменению тока прибора и к изменению напряжения на замедляющей системе, по их отношению определяют в начальном приближении параметр усиления С параметр несинхронности Ьд, в режиме максимального усиления и п8 графикам зависимости - Ь от параметра пространственного заряда q определяют q . Затем методом последовательных приближений по формуле определяют параметр усиления С к рассчить1вают сопротивление связи по соотношению 4U ЧЦф CW где параметр усиления в п-м приближении. Упрощение и повышение точности измерения сопротивления связи в готовых отпаянных приборах СВЧ обеспечивается не только за счет более простых и точных расчетных соотношений, но и малыми погрешностями измерения фазовых сдвигов Предлагаемый способ отличается простотой измерений, используемых расчетных соотношений и не требует применения ЭВМ. На точность определения электродинамичес- ких характеристик ЗС не влияет наличие токооседания в реальных СВЧ приборах . Использование изобретения позволит удешевить производство СВЧ приборов и контролировать электродинамические характеристики замедляющих систем в готовых приборах. Формула изобретения Способ измерения сопротивления связи замедляющих систем с помощью электронного йучка, основанный наизмерении зависимости напряжения, соответствующего максимальному усилению в режиме малого сигнала, от тока пучка при изменении последнего от номинального до нуля, определение фазовой скорости волны на каждой частоте и соответствующего ей напряжения, отл. ичающийся тем, что, с цельюупрощения и повышения точности измерения, определяют фазовые чурствительности; волны в системе к изменениям тока и напряжения и затем рассчитывают сопротивление связи по соотношению . (t ;io где R сопротивление связи згиледляющей системы. Ом; напряжение, соответствующее фазовой скорости волны в замедляющей системе, В; номинальный ток прибора. А; дц- - фазовая чувствительность к изменению тока, эл.град./%| 7 6 фазовая чувствительность к изменению напряжения на замедляющей системе, эл.гргщ./ Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Kompfner R. On the operation at the Travel Hng-wive tube at law level J.of the British IRE, 1950 10, pp. 283-289. 2.Undstrom J. I, Measurements of non linear} Ina travelling wave tube .Int.J.Electronics, 1966, vol.21, 5, pp.425-441 (прототип).