CS198441B1

CS198441B1 - Circuit for alternating operation of two highfrequency into common load

Info

Publication number: CS198441B1
Application number: CS882776A
Authority: CS
Inventors: Vratislav Hlubucek
Original assignee: Vratislav Hlubucek
Priority date: 1976-12-30
Filing date: 1976-12-30
Publication date: 1980-06-30

Description

Je známo, že mikrovlnnou energií z několika generátorů lze střídavě přepínat pomocí mechanického přepínače, umístěného ve vlnovodové odboěnici, a vést ji do společné zátěže. Toto řešení nesplňuje však požadavek rychlého přepínání funkce generátoru, např. několik set nebo tisíc přepnutí za sekundu. Známý duplexní přepínač rádio-’ lokátoru, vysílání - příjem, s iontovkami, pracuje s řádově rozdílnou úrovní výkonu a nelze tohoto principu použít pro dva generátory se stejným výkonem. Spojení dvou mikrovlnných generátorů pracujících do společné zátěže podle čs. patentu č. 103109 řeší rychlé přepínání dvou generátorů pracujících na různých kmitočtech do společné zátěže tím, že každý generátor je připojen k jednomu rameni T-členu, k jehož třetímu ramenu je připojena zátěž, přičemž vždy to rameno T-členu, které je spojeno s jedním generátorem, má elektrickou délku rovnou celistvému násobku čtvrtiny vlnové délky zbývajícího z obou generátorů. Účinnost přenosu mikrovlnné energie z magnetronů přes vlnovodový T-člen do společné zátěže není však při uvedené délce ramen optimální, ani když magnetrony pracují na různých kmitočtech, protože se značná část energie odrazí v rozvětvení T-členu a vrací se k pracujícímu magnetronů.It is known that microwave energy from several generators can be alternately switched by means of a mechanical switch located in a waveguide coupler and lead to a common load. However, this solution does not satisfy the requirement of rapid switching of the generator function, e.g. several hundreds or thousands of changes per second. The known duplex switch of the radio-locator, transmit-receive, with ion lamps, operates with a different power level and cannot be used for two generators with the same power. Connection of two microwave generators working under common load according to MS. No. 103109 solves the rapid switching of two generators operating at different frequencies to a common load by each generator being connected to one arm of the T-member, to the third arm of which the load is connected, each of which is the arm of the T-member associated with one generator, has an electrical length equal to an integral multiple of a quarter of the wavelength of the remaining one of the two generators. However, the efficiency of transmitting microwave energy from magnetrons through a waveguide T-member to a common load is not optimal at the specified arm length, even when magnetrons operate at different frequencies, since much of the energy is reflected in the branching of the T-member and returns to the working magnetron.

Nedostatky dosavadních zapojení dvou vf generátorů do společné zátěže odstraňuje obvod podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že délka prvního nebo druhého ramene od příruby prvního nebo druhého generátoru k ose třetího ramene zátěže D = e + L, kde e m = celistvý počet půlvln, φ = fázový úhel činitele odrazu Tel’’ generátoru Μ 1 nebo M 2 v rovině příruby generátoru,The shortcomings of the prior art connection of two RF generators to a common load are overcome by the circuit according to the invention, characterized in that the length of the first or second arm from the flange of the first or second generator to the axis of the third load arm D = e + L φ = phase angle of the reflection factor Tel '' of the generator Μ 1 or M 2 in the plane of the generator flange,

2π fázová konstanta šíření vlny v prvním nebo druhém rameni odbočnice T a i, je vlnová délka v tomto rameni. Využívá se známé vlastnosti odbočnice T, že lze nastavit v jednom nebo druhém ramenu zkrat P ve vzdálenosti L od osy třetího ramene zátěže tak, že se vlna jdoucí z prvního nebo druhého ramene soufázově sčítá v třetím rameni zátěže s vlnou odraženou od zkratu P.The 2π phase constant of the wave propagation in the first or second branch arm T and i is the wavelength in that arm. The known characteristic of the T-branch is that a short-circuit P can be adjusted in one or the other arm at a distance L from the axis of the third load arm such that the wave coming from the first or second arm is combined in the third load arm with the wave reflected from the short-circuit.

Výhody obvodu podle vynálezu se projevují jednak u vf lineárních urychlovačů, kdy pro zvýšení jejich výkonu lze budit urychoovací trubici střídavě ze dvou magnetronů pracujících na stejné vlnové délce a střední výkon urychlovače se tím zvýší téměř dvojnásobně, jednak tento obvod umožňuje v radiolokátoru vést k anténě výkon obou magnetronů společnou vlnovodnou trasou a ozařovat anténní systém jedním trychtýřem.The advantages of the circuit according to the invention are manifested both in the HF linear accelerators, where to increase their performance the acceleration tube can be driven alternately from two magnetrons working at the same wavelength and the mean accelerator performance is almost doubled. Both magnetrons share a common waveguide route and irradiate the antenna system with one funnel.

Na přiloženém výkresu je na obr. 1 schematicky znázorněno zapojení dvou magnetronů podle vynálezu a na obr. 2 je znázorněn rezonanční obvod magnetronů na kruhovém impedančním diagramu. Na obr. 1 je magnetron Μ 1 napojen přírubou 4 na první vlnovodné rameno 1 odbočnice T, magnetron M 2 přírubou 4 na druhé vlnovodné rameno 2 a oba pracují do společné zátěže Z, která je na třetím vlnovodném ramenu 3 této odbočnice T. Příruba 4 magnetronů Ml je od osy y vzdálena o délku D, přičemž zkrat P je nastaven v prvním vlnovodném ramenu 1 ve vzdálenosti L od této osy třetího vlno vodného ramene 3 zátěže Z. Na obr. 2 na kruhovém impedančním diagramu kružnice 5 značí frekvenční závislost impedance rezonanční dutiny magnetronů, bod f₀ značí rezonanční kmitočet dutiny nepracujícího magnetronů, f_n značí pracovní kmitočet magnetronů a jemu odpovídající činitel odrazu Γεί*, φ je fázový úhel činitele odrazu se stupnicí —180°, +180°.In the accompanying drawing, FIG. 1 schematically shows the connection of two magnetrons according to the invention, and FIG. 2 shows the resonant circuit of magnetrons in a circular impedance diagram. In Fig. 1, the magnetron Μ 1 is connected by a flange 4 to the first waveguide arm 1 of the T-branch, the magnetron M 2 is flange 4 to the second waveguide arm 2 and both work in a common load Z which is on the third waveguide arm 3 of the T-branch. The magnetrons M1 are spaced from the y-axis by the length D, the short-circuit P being set in the first waveguide arm 1 at a distance L from this axis of the third wave of the water-arm 3 of the load Z. In FIG. the magnetron cavity, point f ₀ denotes the resonant frequency of the inoperative magnetron cavity, f _n denotes the working frequency of the magnetrons and its corresponding reflection coefficient Γεί *, φ is the phase angle of the reflection coefficient with a scale of –180 °, + 180 °.

Příklad využití obvodu podle vynálezu:Example of use of circuit according to the invention:

Dva magnetrony pracují pulsně střídavě do společné zátěže a oba pracují na stejném kmitočtu. Rezonanční dutina magnetronů je těsně navázána na vlnovod a proto lze vyjádřit impedanci nepracujícího magnetronů jako impedanci rezonančního obvodu s rezonančním kmitočtem f₀ vyšším, než je kmitočet pracujícího magnetronů f_n. Dutina pracujícího magnetronů se zavedením elektronového prostorového náboje rozladí na kmitočet f_n. Vyjádřením normované impedance rezonančního sériového - obvodu pro obecné rozladění lze získat vztah mezi činitelem jakosti dutiny Ql a činitelem rozladění n, které značí rozladění vzhledem k hodům polovičního výkonu:Two magnetrons operate pulse alternately to a common load and both operate at the same frequency. The resonant cavity of magnetrons is closely connected to the waveguide and therefore the impedance of the inoperative magnetron can be expressed as the impedance of the resonant circuit with a resonant frequency f ₀ higher than the frequency of the working magnetron f _n . The cavity of the working magnetrons is tuned to the frequency f _{n by the} introduction of the electron space charge. By expressing the standard impedance of the resonant series - general tuning circuit, a relationship between the cavity quality factor Q1 and the tuning factor n can be obtained, which denotes the tuning with respect to half power throws:

Ql nf₀ Ql ea ₀

2(f_o-f„)2 (f _o -f ')

Ql (fo -fn) foQ1 (fo-fn) fo

Při pracovním kmitočtu f„ bude velikost činitele stojaté vlny ρ rovno:At the operating frequency f ", the magnitude of the standing wave factor ρ shall be:

j/n² + 1 (go + 1) + j/(go — l)² + n² (g0 + 1)2 j/n² TT (ρ₀ + 1) —j / n ² + 1 (go + 1) + j / (go-l) ² + n ² (g0 + 1) 2 j / n ² TT (ρ ₀ + 1) -

Kde ρ₀ je činitel stojaté vlny při rezonančním kmitočtu f₀. Je známo, že se impedance ve vlnovodu periodicky transformuje podél vedení a, že v každém uzlu stojaté vlny bude mít normovaná impedance uvedeného rezonančního obvodu magnetronů minimální hodnotu rovnou právě Nastaví Ji se délka prvního vlnovodného ramene 1 magnetronů Μ 1 tak, že uzel stojaté vlny padne do shora uvedené vzdálenosti L zkratu P, pak se výkon z magnetronu M 2 rozdělí do třetího vlnovodného ramene 3 a prvního vlnovodného ramene 1 v poměru impedancí z a - jak bylo uvedeno. Délka prvního vlnovodného ramene 1 odbočnice T je rovna součtu dvou délek:Where ρ ₀ is the standing wave factor at the resonant frequency f ₀ . It is known that the impedance in the waveguide is periodically transformed along the line, and that in each standing wave node the normalized impedance of said magnetron resonant circuit will have a minimum value of just equal to the length of the first waveguide arm 1 magnetrons Μ 1. to the aforementioned distance L of the short-circuit P, then the power from the magnetron M 2 is distributed to the third waveguide arm 3 and the first waveguide arm 1 in the impedance ratio as indicated. The length of the first waveguide arm 1 of the T-branch is equal to the sum of two lengths:

D = e + L, kde pro e platí vztah π |m kde e — βD = e + L, where e holds π | m where e - β

m = celistvý poěet půlvln, φ = fázový úhel činitele odrazu Fe^ generátoru Μ 1 v rovině jeho příruby 4,m = integral number of half-waves, φ = phase angle of the reflection factor Fe ^ of the generator Μ 1 in the plane of its flange 4,

2π β = = fázová konstanta šíření vlny v prvním vlnovodném rameni 1 odbočnice T,2π β = phase constant of the wave propagation in the first waveguide arm 1 of the T-branch,

2g = vlnová délka v tomto rameni 1.2g = wavelength in this arm 1.

Obvodu podle vynálezu lze využít např. pro zvýšení středního výkonu vf lineárního urychlovače nabitých částic, dále u radiolokačních zařízení v diversitním provozu popřípadě i v dalších perspektivních zařízeních.Circuits according to the invention can be used, for example, to increase the mean power of the HF linear charged particle accelerator, in radar equipment in diversion operation or in other perspective devices.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A circuit for alternating operation of two high-frequency generators, in particular magnetrons or klystrons, operating at the same frequency in a common load, to the first generator being connected to a first branch arm, to the second arm a second generator and to the third arm a load, in the first or second branch arm, at a distance L from the axis of the third load arm, characterized in that the length (D) of the first (1) or second (2) arm from the flange (4) of the first generator Μ 1 or second generator M 2 the third (3) load arm Z is

D - e + L, m - integral number of half-waves, φ - phase angle of the reflection factor Tel '' of generator M1 (M2) in the plane of generator flange (4), 2π β = —— · = phase constant of wave propagation in first (1) or the second (2) coupler arm T and 2g is the wavelength in that arm (1, 2).