Оптимизация параметров клистронного резонатора, работающего на высших видах колебания
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
в резонаторе.
Второй вид колебаний
Рис.8. Контур резонатора, работающего на E020 - виде колебаний, при частоте 2700МГц.
Рис. 9. Расчет собственной частоты для второго вида колебаний при полученных размерах резонатора.
Находим погрешность частоты:
?F = ()100 = .
Получаем распределение полей в резонаторе:
Рис.10. Карта силовых линий электрического поля.
Рис.11. Вид колебаний E020 в резонаторе.
Рассчитываем экстремумы функции:
Рис.12. Результаты аппроксимации.
Исследование функции: Y(x)=(2.5936728*10^(-32))*x^9+(4.5331061*10^(-16))*x^8-(5.3223061*10^(-28))*x^7-(1.3952141*10^(-11))*x^6+(3.6347619*10^(-24))*x^5+(1.6618138*10^(-7))*x^4-(9.1973021*10^(-21))*x^3-(8.106829*10^(-4))*x^2+(6.3295504*10^(-18))*x+0.9854488.
Нули функции: 4Экстремумы: 3
X Y
,97 min -66,79 -0.38
,01max 0 0.99
,01min 66,79 -0.38
,97
Определяем характеристическое сопротивление в экстремумах функции
Определяем добротность резонатора:
Третий вид колебаний
Рис.13. Контур резонатора, работающего на E030 - виде колебаний, при частоте 2700МГц.
Рис. 14. Расчет собственной частоты для второго вида колебаний при полученных размерах резонатора.
Находим погрешность частоты:
?F = ()100 = .
Получаем распределение полей в резонаторе:
Рис.15. Карта силовых линий электрического поля.
Рис.16. Вид колебаний E030 в резонаторе.
Рассчитываем экстремумы функции:
Рис.17. Результаты аппроксимации.
Исследование функции: Y(x)=-(3.2530609*10^(-34))*x^9+(1.0515499*10^(-16))*x^8+(1.9531843*10^(-29))*x^7-(5.7529987*10^(-12))*x^6-(3.9888911*10^(-25))*x^5+(1.0355996*10^(-7))*x^4+(3.1151179*10^(-21))*x^3-(6.5296013*10^(-4))*x^2-(6.9545777*10^(-18))*x+0.9208957
Нули функции: 4Экстремумы: 5
,99 X Y
,17max -120,99 0.34
44,17 min -70,31 -0.41
97,99 max 0 0.9270,31 -0.41120,99 0.34
Определяем характеристическое сопротивление в экстремумах функции:
Определяем добротность резонатора:
Расчет однозазорного многолучевого резонатора на высших типах колебаний.
Найдем величину пролетного канала ?a. Для этого воспользуемся следующей формулой:
, (11)
где J0 и I0 - функции Бесселя нулевого порядка, а I1 - функция Бесселя первого порядка.
, (12)
, (12)
Где = 1.5; = 0.8; = 0.8.
С помощью программы MathCAD получим, что ?a = 0.55.
Найдем величину a по формуле:
, (13)
,
Известно, что , следовательно r1 = 2,06 мм.
Для видов колебаний E010 , E020 и Е030 найдем, сколько лучей умещается на том радиусе, где находится экстремум функции, при
n = 2?r/D , (14)
где r - это радиус, где находится экстремум функции.
Для вида колебаний E020:
r = 20, n = 30,497;
Для вида колебаний E020:
r = 66.79, n = 101;
Для вида колебаний E030:
r1 = 70.31, n = 107;2 = 120.99, n = 184;
Ширина полосы усиливаемых частот в значительной мере определяется свойствами выходного резонатора многолучевого клистрона. Она может быть оценена с помощью известного выражения:
,
где М - коэффициент эффективности взаимодействия; - характеристическое сопротивление резонатора; - число лучей; - сопротивление одного луча по постоянному току.
Из этого выражения следует, что при максимальном электронном КПД для увеличения полосы необходимо повышать характеристическое сопротивление и увеличивать число лучей.
Технический КПД клистрона
? = ? э ? к = ? э (1 - Qn/ Q0),(15)
где? к- контурный КПД выходного резонатора;
? э -электронный КПД;0 - собственная добротность выходного резонатора.n-нагруженная добротность выходного резонатора.
Выходная мощность связана с параметрами электронного потока соотношением:
. (16)
Из уравнений (5) можно найти выражение для величины ускоряющего напряжения:
, (17)
где p1-микропервеанс одного луча, N- число лучей.
Подставляя в эту формулу исходные данные, получаем:
.
Рассчитаем показатель качества К по формуле:
резонатор канал прибор многолучевой
K = ?p?10-6U01/2 , (18)
где p? = p?1Nл = 0,2 Nл.
Для вида колебаний E010:
К = 0.053.
Для вида колебаний E020:
К = 0.0077.
Для вида колебаний E030
К1 = 0.0049.
К2 = 0.0048.
Показатель качества выше при виде колебания E010 , т.к. в этом случае характеристическое сопротивление ? выше (36,487 Ом).
Рассчитаем коэффициент взаимодействия.
, (19)
, (18)
Var ~ = 0.5 ;
Таблица 1. Зависимость коэффициента взаимодействия от отношения d/r.
d/r11,522,533,544,555,5,d,мм234567891011?d0,8011,2011,6022,0022,4032,8033,2033,6044,0044,005M0,970,940,900,840,780,700,620,540,4540,366M20,950,890,800,700,60,50,390,290,200,13
Рис.18. Зависимости коэффициента взаимодействия M и M2 от отношения d/r.
Расчет характеристик многолучевого резонатора на первом типе колебаний.
С помощью программы AZIMUTH произвел расчет основных характеристик резонатор на типе колебания E010. Результаты приведены в таблице 2.
Таблица 2. Зависимость основных характеристик резонатора от d/r на первом типе колебаний.
d/r11,522,533,544,555,5R,мм27,5629,48631,50533,0534,8735,8837,0638,1439,0490,60F,МГц2700,0942700,0442700,0722700,1852700,232700,2082700,2342700,1642700,5992700,255Q3408425349935590609565626996735976897980o, Ом14,17117,98921,7724,28726,68229,06530,74532,14333,70734,517oM213,4616,0117,4217,0016,0114,5311,999,326,744,49
Рис.19. Зависимости ?0M2, ? от отношения d/r.
Рис.20. Зависимость собственной добротности Q от отношения d/r.
После того как получили оптимальные значения d/r, рассчитыва