Раздел: Документация
0 ... 6 7 8 9 10 11 12 ... 35 (3.11) —(3.13) соответствующая зависимость представлена кривой тф(5) на рис. 3.11. В интервале значений 0,5 < б < 1,2 эта зависимость с точностью примерно 3% аппроксимируется эмпирической формулой [3] тф« 1,2 + 25 2, а при 5 > 1 — с такой же точностью формулой тф =4,45-1. 7,2 %0 0,8 0,6 0,2
(3.16) (3.17) 0 1 2 3 k 5 6 Рис. 3.10. Переходные процессы на фронте трансформированного импульса 10, Ъф1Д 8\- 1,20 1,15 1,10 1J05 Щ
Ofr 0,6 0,8 1,0 1,2 !fi 1,6 1,8 2fl Рис. 3.11. Относительное удлинение фронта трансформированного импульса в зависимости от коэффициента затухания В мощных ИТ выброс напряжения на фронте импульса недопустим. По этой причине практическое значение имеют только такие соотношения между параметрами схемы на рис. 3.9, при которых 5 > 0,8. Однако увеличение коэффициента затухания, как это видно из графика на рис. 3.11 и формулы (3.15), приводит к удлинению фронта импульса. Поэтому, если требуется минимальное удлинение фронта, обычно выбираются значения 6 = 0,8 ... 1,0. Выбор того или иного коэффициента затухания накладывает ограничения на характеристическое сопротивление трансформаторной цепи р. Из формулы (3.10) при заданном 5 следует Pi,2=-G1;2, G>,2=5±VV +e-l.(3.18) у/а Значения параметров R2 и а определяются нагрузкой и генератором и, следовательно, известны. Поэтому по формуле (3.18) вычисляется два возможных значения характеристического сопротивления, которые обеспечивают необходимый коэффициент затухания и могут быть получены при двух парах значений L и С. Первая пара, соответствующая знаку "+" перед радикалом, характеризуется относительно большой индуктивностью и малой емкостью: цепь имеет индуктивную реакцию. Вторая пара, соответствующая знаку "—" перед радикалом, характеризуется малой индуктивностью и большой емкостью: цепь имеет емкостную реакцию. Выбор той или иной пары значений £ и С, т. е. характера реакции цепи, при линейной нагрузке не оказывает влияния на форму фронта трансформированного импульса. Однако по ряду других причин, которые будут рассмотрены далее, предпочтение обычно отдается цепи с индуктивной реакцией. Обращает внимание то, что согласно выражению (3.18) в транс-форматорнбй цепи физически реализуемы только значения коэффициента затухания, определяемые неравенством Ь>у/Та~.(3.19) При работе ИТ в составе линейного согласованного генератора а = 0,5, а в составе генератора с частичным разрядом накопительного конденсатора а «в 0,8. Поэтому согласно формулам (3.14) и (3.19) в линейном генераторе 6mjn > Ijsflvi 8U2jU2 < 4,6%, а в генераторе с накопительным конденсатором 6mjn > 0,45 и bU2jU2 < 20,8%. Таким образом, в реальных трансформаторных цепях можно не опасаться чрезмерно больших выбросов напряжения на фронте импульса. В некоторых случаях ставится задача не просто ограничить, а свести к минимуму удлинение фронта импульса. Для того чтобы установить условия, при которых это возможно, примем во внимание следующее. Из формул (3.15) и (3.18) следует соответственно ..-agbi.i(320) Гф = ТфЛС 2Gi, 2 •(3.21) Если зафиксировать значения а, Л2, -1,2 в формуле (3.20) или a, R2, C]j2 в формуле (3.21), то удлинение фронта станет функцией только коэффициента затухания. При этом изменение коэффициента затухания окажется возможным за счет изменения значения С в первом случае или L во втором. Из формул (3.20), (3.21) и рис. 3.11 можно установить, что Гф имеет минимум Гфтш ПРИ некотором 5 = 60. Для наиболее важных применений ИТ — в составе линейного согласованного генератора (а = = 0,5) и генератора с частичным разрядом накопительного конденсатора (а = 0,8) - эти минимумы имеют место при 60 = 1,0 и 60 = 0,8 соответственно. Как следует из формулы (3.14), при таких значениях 50 выбросы напряжения на фронте полностью или практически отсутствуют, что необходимо или желательно в применениях ИТ. Поэтому, если требуется минимальное удлинение фронта, то значения 6 = 50 можно считать оптимальными. Общая картина удлинения фронта в функции 5 при а = 0,5 и а = 0,8 представлена на рис. 3.11 нормированными графиками Гф/Гфт}„ = /(6). Индуктивности и емкости трансформаторной цепи, необходимые для получения оптимального значения 6, определяются из формул (3.20) и (3.21) после выявления соответствующих параметров. Если 5 > 1, то в трансформаторной цепи при индуктивной реакции можно пренебречь емкостью, а при емкостной — индуктивностью и схема замещения на рис. 3.9 упрощается (рис. 3.12 и 3.13). Тогда переходные процессы на фронте импульса и удлинение фронта могут рассчитываться по приближенным формулам. При индуктивной реакции u = l-exV(-~);(3.22) a.L Гф = 2,2а£/Д2.(3.23) При емкостной реакции и = 1-ехр--*—— ;(3.24) (\-a)R2c Гф = 2,2(1 -a)R2C.(3.25) Для. оценки ошибок, возникающих врезультате упрощений, на рис. 3.14 и 3.15 кривыми 6 = 1,0 и 5 = 1,2 представлены переходные 56 процессы в схеме на рис. 3.9, а кривыми а = 0,5 и а = 0,8 - в схемах на рис. 3.12 и 3.13, соответствующие формулам (3.22) и (3.24). Как видно из сравнения кривых, различия в переходных процессах незначительны, и поэтому при 6 > 1 пользование приближенными формулами (3.23) и (3.25) технически допустимо. Я, LЯ, Рис. 3.12. Схема замещения трансформаторной цепи при индуктивной реакции  Рис. 3.13. Схема замещения трансформаторной цепи при емкостной реакции 0/5 ft* 0,2
ft* 0.2
Рис. 3.14. Переходные процессы на фронте импульса при индуктивной реакции трансформаторной цепи Рис. 3.15. Переходные процессы на фронте импульса при емкостной реакции трансформаторной цепи Для получения при нелинейной нагрузке решений уравнения (3.5), сопоставимых с решениями уравнения (3.9), заменим в первом отношение pjR2 его значением из формулы (3.18). Тогда уравнение (3.5) перепишется в виде а +-£+[«+(1 a)uq ~ Чи = 1(т). d2u + dr2 + [ ~Gl,2 (3.26) Уравнение (3.26) включает в себя три параметра — а, 6, q и, кроме того, учитывает еще и характер реакции трансформаторной цепи. Вследствие этого представление решений оказывается значительно более 57 сложным. Поэтому приходится ограничиваться рассмотрением только наиболее важных в практическом отношении случаев: с нагрузкой в виде клистрона (q = 1,5) и магнетрона (q = 4) при работе ИТ в составе линейного согласованного генератора (а = 0,5) и генератора с частичным разрядом накопительной емкости (а = 0,8), имея в виду, что увеличение q сверх четырех мало влияет на числовые характеристики переходного процесса. Полученные с помощью ЭВМ решения уравнения (3.26) представлены в виде графиков на рис. 3.16—3.23. Рассмотрение графиков и срав-
0 1 2 3 Ь 5 6 Рис. 3.16. Переходные процессы на фронте импульса при нагрузке ИТ клистроном и индуктивной реакции в схеме линейного генератора
0 1 2 J 4 S 6 Рис. 3.17. Переходные процессы на фронте импульса при нагрузке ИТ клистроном и емкостной реакции в схеме линейного генератора нение их с рис. 3.10 для линейной нагрузки показывает, что общий характер переходного процесса при нелинейной нагрузке такой же, как и при линейной. Главное различие состоит в некотором уменьшении удлинения фронта импульса, тем более значительном, чем выше степень нелинейности нагрузки, т. е. чем больше q. Выброс напряжения на фронте при нелинейной и линейной нагрузке практически одинаков. Таким образом, нелинейность нагрузки не препятствует, а способствует применению ИТ в импульсных установках. В то же время обращает на себя внимание следующее. При емкостной реакции трансформаторной цепи и выраженной нелинейности нагрузки (q = 4) в области (0,8 ... 0,9) и, т. е. как раз тех уровней напряжения, на которых возбуждаются колебания в генераторных приборах СВЧ, резко меняется скорость изменения напряжения на нагрузке, что приводит к неустойчивой работе генераторных приборов. Поэтому обычно желательна (или необходима) 58  Рис. 3.18. Переходные процессы на фронте импульса при нагрузке ИТ клистроном и индуктивной реакции в схеме генератора с частичным разрядом накопителя Рис. 3.19. Переходные процессы на фронте импульса при нагрузке ИТ клистроном и емкостной реакции в схеме генератора с частичным разрядом накопителя  0 ... 6 7 8 9 10 11 12 ... 35
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
