Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8 | Следующая страница реферата

Рис.1. Зависимости электронного тока, коэффициента взаимодействия и электронной провидимости и КПД от угла пролета.

Также, сгруппированный поток можно характеризовать распределением тока I и скоростей электронов v внутри потока рис.2.2. Эта методика будет учитывать не только степень группирования электронов, но и скоростное распределение электронов в потоке. Это обстоятельство очень важно, так как эффективность торможения электронов в выходном зазоре лучше, если сначала идут медленные электроны, а затем быстрые. Такое распределение позволяет равномерно затормозить электроны без выбрасывания части электронов назад.
Еще в сороковых годах в ряде работ отмечалось возможность повышения электронного тока при наличии широкого входного зазора в сочетании с большой амплитудой напряжения на этом зазоре. Таким образом, кроме указанной области I на рис.2.1 возможно использовать еще области II и III перспективные для создания приборов. До сих пор эти области для создания приборов не использовались и задача настоящей работы состоит в исследовании электронных процессов в этих областях и проектирование новых приборов на их основе.
Увеличение I1max/I0 клистрона происходит при изменении формы кривой, по которой сообщается скоростная модуляция электронов. Если бы скорости изменялись не по синусоидальному закону, а линейно, то можно было бы собрать в одном сечении все электроны с периода и тогда КПД был бы близок к
100%. Однако получить пилообразное напряжение на зазоре резонатора нельзя.
Можно приблизиться к этому закону, если одновременно на электронный поток воздействовать напряжением первой и второй гармоник. На рис.2.3 приведена диаграмма напряжения на зазоре первых двух гармоник и их суммы. Из рисунка видно, что область фаз эффективного группирования для двухчастотной модуляции значительно больше, чем при одночастотной модуляции. Эта идея может быть реализована различными способами.
Были созданы многорезонаторные клистроны, имеющие один или два резонатора, настроенных на вторую гармонику.
[pic]
Рис.2.3. К описанию электронного потока с помощью распределения тока и скоростей.

[pic]

Рис.2.3 Изменение скоростей электронов при взаимодействии с полями первой и второй гармоник и их суммы.
( - область фаз эффективного взаимодействия

Можно создать такой резонатор, у которого имелись бы две собственные частоты, равные первой и второй гармонике электронного тока.
Другой способ, исследуемый в данной работе пока не нашел практического применение основан на том, что при переменном напряжении на входном зазоре, большем постоянного напряжения, тогда скоростная модуляция будет уже несинусоидальная и содержит вторую гармонику.
Появление второй гармоники можно объяснить исходя из закона сохранения энергии : eU = eUo + eUmMsin(t, где Um - амплитуда переменного напряжения

U0 - ускоряющее напряжение eUmM = eUoUm/UoM = eUo2( , где [pic]- коэффициент скоростной модуляции.
Из закона сохранения энергии :
[pic]
Таким образом, ( = (o(1 + 2vsin(t)1/2
Раскладывая выражение в скобках в ряд получим :
(1 + 2(sin(t1)1/2 = 1 + (sin(t - 1/2(2sin2(t
При Um100. Оно очень сильно влияет на электронный поток. Достаточно сказать, что при начальном радиусе пучка 1.05 мм через 10 мм пролета в резонаторе его радиус становится равным
0.1 мм. При этом коэффициент пульсаций достигает 10.5.

Величина поля необходимого для фокусировки зависит в основном от двух факторов: напряженности поля и силы расталкивания пространственного заряда.
Напряженность электрического поля в выходном зазоре в выходном зазоре в несколько раз больше чем во входном, т.к. входные зазоры широкие, а выходные узкие.

Исходя из этого можно в начале прибора использовать меньшее магнитное поле, а затем увеличить его до номинального. Было рассчитано несколько вариантов такой схемы. Наиболее хороший результат дал вариант с резонатором
"("-вида с параметрами: d1=15.5 мм, d2=10 мм, L12=27 мм, (1=1.5, (2=-1.5, на интервале 0-30 мм поле равно B2/U0 =84, а дальше поле равно B2/U0=140.
Полученные результаты приведены в табл.3.11. Для сравнения там же приведены результаты для такого же клистрона , но с равномерным магнитным полем.
Полученный I1max/I0 является лучшим за весь период расчета. Видно, что с равномерным полем результат хуже как по току так и по расстоянию Zopt .

Таблица 3.11.

Сравнительные результаты при неравномерном и равномерном магнитном поле

|Маг.поле |I1max/I0|Zopt |(е12 |(е3 |(е( |
|Неравномер. |1.7523 |58 |0.091 |0.6185 |0.708 |
|Равномерное |1.6623 |54 |0.089 | | |

Полученные результаты надо рассматривать, как прикидочные, т.к. малый объем расчетов не позволяет говорить о том, что был достигнут максимум.
Вероятнее всего можно получить еще больший ток. Но поскольку получение неоднородного магнитного поля вызовет усложнение конструкции было решено пока остановиться на варианте с рвномерным магнитным полем. К тому же рассматриваемое неравномерное магнитное поле имеет нереальное распределение по Z в виде ступеньки. Поэтому полученные результаты лишь показывают возможность улучшения параметров клистрона за счет применения неоднородного магнитного поля.

В

1

0.6

0

30 Z

Рис.3.20. Схематическое изображение двухрезонаторного клистрона

с резонатором "(" - вида с (1(3/2(, с неоднородным магнитным полем
Зависимость угла пролета от ширины зазора.
|Угол пролета ( |Ширина реального |Теоретическая |Отклонение, % |
| |зазора, мм |ширина зазора, мм | |
|0 |0 |0 |0 |
|1.116( |10 |12.05 |20.5 |
|2( |19 |21.6 |13.7 |
|2.394( |21.5 |25.86 |20.3 |
|2.86( |23 |30.89 |34.3 |

угол пролета зазора для характерных точек; во втором столбике ширина реального зазора, соответствующего данному углу пролета; и в третьем столбике ширина зазора, соответствующая данному углу пролета, рассчитанная теоретически по формуле: d=(v/(
На рис.3.8. изображен график зависимости эквивалентного угла пролета от ширины зазора, построенный по данным таблицы 3.2. Пользуясь этим графиком можно ориентировочно определять угол пролета и электронный КПД зазора. Для этого для исходной ширины зазора определяется эквивалентный угол по графику на рис.3.8 . Затем по формуле:
[pic] определяется электронная проводимость, а по формуле:
[pic] определяется электронный КПД зазора. На рис.3.7(б) пунктиром нанесена линия
КПД, рассчитанная по такой методике для (1 =1. Погрешность составляет 1-2%, что говорит о возможности применения данной методики для оценочных расчетов.
Аналогично по формуле:
[pic] можно оценить значение коэффициента взаимодействия.
6. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ КЛИСТРОНА

Клистрон выполняется многолучевым, использует разработанную на предприятии ЭОС с 24 лучами, сосредоточенными в центре резонатора, в котором используется основной вид колебаний.

Прибор состоит из четырех основных узлов: резонаторная система, катодный узел, коллекторный узел и вывод энергии.

Резонаторная система клистрона представляет собой два резонатора.
Первый резонатор имеет два высокочастотных зазора. Трубка дрейфа поддерживается металлическим стержнем. На внутренней стенке резонатора располагаются выступы, для получения заданной структуры поля. Они образуются подбором размеров пролетных труб. Второй резонатор однорезонаторный с узким зазором. Для эффективного отвода тепла корпус резонатора, трубка дрейфа и держатель изготавливаются из меди типа МБ.
Выходной резонатор имеет отверстие для соединения с выводом энергии баночного типа, который вакуумно уплотнен диэлектрической пластиной из керамики марки 22ХС. Входной резонатор имеет вывод энергии с небольшой связью в виде петли связи. Это позволяет контролировать работу генератора.
Для фокусировки электронного потока в приборе применена фокусирующая система из постоянных магнитов. Для этого на входе и выходе резонаторного блока припаиваются магнитные полюса из стали, на которые одеваются кольцевые постоянные магниты.

Катодный и коллекторный узлы и вывод энергии взяты от готового прибора, разрабатываемого промышленностью. Катодный узел имеет многолучевую пушку с импергированным катодом, выполненным в виде отдельных спрессованных таблеток, фокусирующий электрод и ножку. Фокусирующий электрод имеет свой вывод. Подогреватель пушки изготавливается из вольфрама, остальные детали из никеля и сплава марки 47НКД. Все диэлектрические детали изготавливаются из керамики марки .

Размеры резонаторов (протяженность первого и второго зазоров, длина трубки дрейфа, выступы) выбираются по расчетным данным, исходя из оптимального КПД.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: реферат на тему право, банк рефератов 5 баллов, изложение по русскому 7 класс.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8 | Следующая страница реферата