Министерство образования и науки Украины
Севастопольский национальный технический университет
Методические указания
по выполнению лабораторной работы
«Исследование лампы обратной волны»
по дисциплине “Электронные приборы СВЧ и квантовые приборы”
для студентов дневной и заочной форм обучения
по специальности 7.090.701 - Радиотехника
Севастополь, 2004 г.
Цель указаний: Пояснение основных принципов работы лампы обратной волны и методики измерения ее характеристик, определение структуры и содержания отчета по лабораторной работе.
Методические указания утверждены на
заседании кафедры Радиотехники
Протокол № 5 от «27» апреля 2004 г.
Рецензент: , кандидат технических наук, доцент.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучение физических: процессов генерации СВЧ колебаний лампой обратной волны (ЛОВ) типа О. Экспериментальные исследования ее параметров и характеристик.
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
Принцип действия лампы обратной волны аналогичен лампе бегущей волны, Разница состоит в том, что в ЛОВ используется взаимодействие электронного пучка с обратной пространственной гармоникой. При этом скорость движения электронов Vе имеет направление фазовой скорости пространственной гармоники Vф, с которой осуществляется взаимодействие, а групповая скорость имеет обратное направление. Это создает органическую обратную связь. Условие самовозбуждения Vф=Vе (при Vе>Vф ) принципиально может быть обеспеченно регулировкой ускоряющего напряжения, поэтому диапазон электронной перестройки чаще всего ограничивается рабочей полосой замедляющей системы, высокочастотного выхода или других конструктивных элементов. Данный параметр в современных ЛОВ может иметь значения равные Кf=5 и более.
На рис, 1 приведена конструкция ЛОВ типа 0. Электронная пушка, состоящая из нити накала1, катода 2, фокусирующего электрода 3, первого 4 и второго 5 анодов, создает равномерный поток быстро летящих электронов. Замедляющая система (ЗС) 6 предназначена для уменьшения фазовой скорости электромагнитной волны, что необходимо для эффективного взаимодействия электрического поля волны с электронным потоком. ЗС представляет собой отрезок высокочастотной линии одного из видов периодической структуры; "гребенка", "встречные штыри" и т. д. (рис.2), ЗС со стороны коллектора 7 нагружается на согласованную нагрузку 8, обеспечивающую минимальное отражение волны от конца замедляющийся системы, что предотвращает возбуждение ЛОВ на прямой волне. Со стороны электронной пушки ЗС с помощью перехода соединяется с волноводным или коаксиальным выводом высокочастотной энергии 9 (рис.3).
Поперечная фокусировка луча осуществляется продольным магнитным полем, создаваемым магнитом 10. В настоящее время для ЛОВ применяются трубчатые постоянные магниты. Такие ЛОВ выпускается в виде пакетированной конструкции, в которой объединены корпус ЛОВ, постоянный магнит и юстировочное приспособление. ЛОВ нашли широкое применение в генераторах качающейся частоты, в качестве гетеродинов, радиолокационных приемников, как генераторы помех.
Рисунок 2а—3С типа «гребенка»
Рисунок 2б—3С типа «встречные штыри»
Рисунок 2.
а)
 |
б)
Рисунок 3 – устройство для вывода высокочастотной энергии:
а – коаксиального типа, б – волноводного типа.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ВНИМАНИЕ! Выводы ЛОВ находятся под высоким напряжением относительно заземленных частей лабораторной установки.
1.Ознакомьтесь с устройством лабораторной установки, структурная схема которой приведена на рис.4.
2.Установите тумблеры включения сети источников питания в нижнее положение.
3.Подключите источники питания к сети с помощью шнура питания.
4.Установите тумблеры «Выход» источников питания в нижнее положение.
|
5.Включите тумблеры «Сеть».
6.Проконтролируйте по прибору макета "Ток накала" наличие тока.
7.В соответствии с инструкцией по эксплуатации включите измеритель мощности.
8.Прогрейте вышеуказанные приборы в течении 5- 10 минут.
9.С помощью высокочастотного кабеля подключите ЛОВ к волномеру.
10.Установите ручками «Регулировка напряжения выхода» напряжение на замедляющийся системе ЛОВ в пределах 800- 1000 В.
11.Поставьте тумблер "Выход" источника питания ВС-27 в верхнее положение.
12.Установите ручкой "20.. .600" источника УИП-1 напряжение первого анода Uа1=70 В.
13.Поставьте тумблер "Выход" УИП в верхнее положение.
14.Проконтролируйте по прибору ВС-27 наличие тока, пучка.
15.Снимите характеристику электронной перестройки частоты ЛОВ f=F(Uзс) (при постоянном потенциале первого анода). Измерение частоты производите при изменении напряжения ЗС от 800 до 1000 В через 20 В. Результаты измерений сведите в таблицу 1.
Таблица 1.
Ual=70B | Ual=120B | ||
Uзс, В | f, Мгц | Uзс, В | f, Мгц |
16.Установите напряжение на нервом аноде 120 В и выполните п.15.
17.Снимите характеристику электронного смещения частоты f = (Io). Ток пучка Iо регулируйте изменением потенциала первого анода в пределах от 70В до 120 В через 10В. Результаты измерений сведите в таблицу 2.
Таблица 2.
Uзс=800 В | Uзс=1000В | ||||
Uа1,В | Iо, мА | f, Мгц | Uа1,В | Iо, мА | f, Мгц |
18. Установите тумблер «Выход» источника питания УИП в нижнее положение.
19.С помощью высокочастотного кабеля подключите ЛОВ к измерителю мощности.
20.В соответствии с инструкцией по эксплуатации подготовьте измеритель мощности к работе в режиме «прямой отсчет».
21.Установите переключатель прибора МЗ-1 «Множитель»в положение 100. В этом случае показания стрелочного прибора измерителя увеличиваются в 100 раз.
22.Снимите зависимость выходной мощности ЛОВ от напряжения ЗС. Измерения производите при изменении напряжения ЗС в пределах 800-1000 В через каждые 20 В. Результаты измерений сведите в таблицу 3.
Таблица 3.
Ual=80B | |
Uзс, В | Pвых, мВт |
ВНИМАНИЕ! Выключение приборов производите в следующей последовательности:
1.Поставьте тумблер «Выход» источника питания УИП-1.
2.Поставьте тумблер «Выход» источников питания ВС-27 в нижнее положение.
2.Выключите тумблеры «Сеть» источников питания УИП-1 и ВС-27.
3.Выключите измеритель мощности.
4.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1.Цель работы
2.Структурная схема лабораторной установки,
3.Таблицы с экспериментальными и расчетными данными.
4.Графики полученных зависимостей,
5.Выводы по результатам исследований.
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Объясните принципы работы и устройство ЛОВ.
2. Объясните ход зависимостей выходной мощности и
частоты от напряжения на замедляющийся системе.
3.Какова геометрическая структура замедляющихся систем, применяемых в ЛОВ?
4. Где применяются ЛОВ?
5. Каким образом осуществляется фокусировка электронного пучка?
6. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Дулин и квантовые приборы СВЧ: М. Энергия 1972 г. 248 стр.
2.Андрушко В..М. Электронные и квантовые приборы СВЧ :М.: Атомиздат. 1979-192стр.
3. Федоров и квантовые приборы СВЧ-М.: Атомиздат, 1979, 238 стр.
4. Васильев и квантовые приборы СВЧ-М.: Связь 1972, 238 стр.
5. , Д, Электронные и квантовые приборы СВЧ-М.: Радио и связь,1988
Методические указания составил: , к. т.н., доцент.
Ответственный за выпуск: , к. т.н., доцент, заведующий кафедрой РТ.
Допущено научно-методическим центром в качестве методических указаний.
