SU1700783A1 - Высокочастотный автогенератор - Google Patents

Description

1

(21)4483736/21

(22)11.07.88

(46) 23.12.91.Бюл.Мг 47

(72)Л.Д,Лобзов, Ю.П.Мазалови Н.Г.ШУлика

(53)621.384:6(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР Ns 1366033, кл. Н 05 Н 1/00, 1985.

Попов В.А. Возбуждение резонатора линейного ускорител  ЛЦ-20 ЛВЭ ОИЯИ препринт 9-9061, Дубна, 1975.

(54) ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ АВТОГЕНЕРАТОР

(57)Изобретение может быть использовано при создании ВЧ-систем питани  линейных

ускорителей ионов и плазменных установок , использующих высокочастотный нагрев . Целью изобретени   вл етс  повышение устойчивости высокочастотного автогенератора, упрощение процесса его настройки и повышение КПД. Автогенератор содержит ВЧ-усилитель 1 с выходным контуром, тракт 2 передачи мощности, шлейф 3 согласовани , элемент 4 возбуждени  ре- зонаторной нагрузки 5, сумматор 6, первую цепь 7 положительной обратной св зи (ПОС), элемент 8 св зи, вторую цепь 9 ПОС с элементом 10 св зи. Схватывание ВЧ-уси- лител  второй цепью ПОС обеспечивает его устойчивую работу. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

V

О

о VJ

00

СА

Изобретение относитс  к генерированию электрических колебаний, а именно к высокочастотным автогенераторам может быть использовано пои создании систем ВЧ-питани  линейных ускорителей ионов и плазменных установок, использующих высокочастотный нагрев.

Целью изобретени   вл етс  повышение устойчивости высокочастотного автогенератора, упрощение процесса его настройки и увеличение КПД.

На чертеже изображена блок-схема высокочастотного автогенератора.

Блок-схема содержит ВЧ-усилитель 1, имеющий выходной контур усилител , сое- диненный с трактом 2 передачи мощности, выполненным в виде коаксиального фидера со шлейфами 3 согласовани , который подключен к элементу 4 возбуждени  резона- торной нагрузки 5. К входу усилител  1 подключен сумматор 6, к входам которого подключены цепь 7 положительной обратной св зи (ПОС) с элементом 8 св зи, установленным в резонаторе 5, и втора  цепь 9 ПОС с элементом 10 св зи, установленным в тракте передачи мощности в виде коаксиального фидера, на рассто нии п -1/4 от его конца, где Я - длина волны основной моды колебаний;

п - четное или нечетное число соответ- ственно дл  индуктивного или емкостного элемента 10 св зи.

Автогенератор работает следующим образом .

При подаче электропитани  на анод усилительной лампы ВЧ-усилител  1 шумы, а затем и колебани  основного и высших типов волн, усиленные в выходном каскаде, поступают по тракту 2 передачи мбщности в резонаторную нагрузку 5. С помощью эле- мента св зи и шлейфа 3 согласовани  настраивают выход ВЧ-усилител  1 на максимальную выходную мощность. При этом на элементе 10 св зи второй цепи ПОС наводитс  напр жение, пропорциональное передаваемой мощности, а на элементе 8 св зи, установленном в резонаторной нагрузке 5, наводитс  напр жение, пропорциональное ее эквивалентному сопротивлению на основной моде колебаний.

Величины напр жений от каждой цепи 7 и 9 ПОС, складыва сь в сумматоре 6, определ ют соответствующий вклад в величину сигнала возбуждени  ВЧ-усилител  1.

Частота автоколебаний ВЧ-усилител , как по цепи 7 ПОС из резонаторной нагрузки 5, так и по второй цепи 9 ПОС, определ ют частотой резонаторной нагрузки 5 и на

основной моде колебаний, и на частоте возмущенной нагрузки.

Нарастание автоколебаний ВЧ-усилител  1 по замкнутым цеп м 7 и 9 ПОС продолжаетс  до возникновени  паразитного резонанса в резонаторной нагрузке 5. При возникновении паразитного резонанса в резонаторной нагрузке 5 измен ютс  ее эквивалентные параметры, а следовательно, изменитс  и фаза сигнала возбуждени  ВЧ- усилител  1 по цепи 7 автоколебаний. В св зи с этим происходит резкое рассогласование входного сопротивлени  резокатор- ной нагрузки 5 с волновым сопротивлением тракта 2 передачи мощности, при этом мощность , поступающа  в нагрузку, резко уменьшаетс , в св зи с чем амплитуда напр жени  на элементе 8 св зи, установленном в резонаторной нагрузке 5,  вл ющейс  частью сигнала возбуждени  ВЧ-усилител  1, резко уменьшаетс .

Автоколебательный же процесс нарастани  выходной мощности ВЧ-усилител  по второй цепи 9 ПОС, на частоте резонаторной нагрузки 5, возмущенной паразитным резонансом, продолжаетс , а мощность ВЧ-усилител  1, обусловленна  сигналом возбуждени  по этой цепи автоколебаний , поступает в резонаторную нагрузку 5, привод  к увеличению напр жений ее электромагнитных полей. Это приведет к нарушению условий резонансного существовани  паразитного резонанса, одними из которых  вл ютс , при заданных геометрических размерах внутренних элементов резонаторной нагрузки, напр женности электромагнитных полей.

С прекращением паразитного резонанса автоматически восстанавливаютс  эквивалентные параметры резонаторной нагрузки 5, такие как частота основной моды колебаний, эквивалентное сопротивление на основной моде олебаний и степень согласовани  входного сопротивлени  резонаторной нагрузки 5 с волновым сопротивлением тракта 2 передачи мощности, в том числе и значение сигнала ПОС на элементе 8 св зи, установленном в резонаторной нагрузке 5, в св зи с чем процессы нарастани  выходной мощности ВЧ-усилител  1 по каждой из цепей автоколебаний продолжены одновременно.

Если же по мере увеличени  мощности, поступающей в резонаторную нагрузку, в ее объеме возникнет следующий паразитный резонанс с более высоким порогом существовани , то он преодолен аналогичным образом благодар  не прекращающемус  автоколебательному процессу нарастани  ёыходной мощности ВЧ-усилител  по в го

рой цепи положительной обратной св зи, при котором мощность продолжает поступать в резонаторную нагрузку.

Величина св зи элемента св зи второй цепи ПОС с соответствующей составл ю- щей электромагнитного пол  тракта передачи мощности устанавливаетс  такой, чтобы мощность ВЧ-усилител , обусловленна  возбуждением этим сигналом, превосходила порог развити  высшего паразитного ре- зонанса. Дальнейший же рост выходной мощности ВЧ-усилител  до номинального уровн  определ етс  сигналом ПОС из ре- зонаторной нагрузки. Элемент 10 св зи второй цепи 9 установлен в тракте 2 передачи мощности на рассто нии, кратном А/4 от его конца. Этим самым устран ютс  возможные перенапр жени  в высокочастотном автогенераторе в случае электрических пробоев в автоколебательной цепи, охваты- вающей ВЧ-усилитель 1 и резонаторную нагрузку 5, не резонансного характера.

Поскольку величина сигнала возбуждени  ВЧ-усилител  по второй цепи ПОС определ етс  выходной мощностью ВЧ- усилител , то и нарастание автоколебаний по второй цепи ПОС всегда устойчиво. В этом заключаетс  основное преимущество от известного устройства, где напр жение с дополнительной петли ПОС, установленной в резонаторной нагрузке, зависит от ее эквивалентных параметров и может быть равным нулю при уменьшении до нул  ее эквивалентного сопротивлени 

Таким образом, схватывание ВЧ-усилител  второй цепью ПОС из тракта передачи мощности обеспечивает его устойчивую работу при работе на резонаторную нагрузку с возникающими в ней паразитными резо- нансами При этом увеличиваетс  КПД ВЧ- автогенератора, поскольку не требуетс  предварительный усилитель, и упрощаетс  процесс его настройки в рабочий режим.

Claims (2)

1.Высокочастотный автогенератор, содержащий усилитель мощности, подключенный к элементу возбуждени  резонаторной нагрузки трактом передачи мощности , сумматор, выход которого подключен к входу усилител , а к его входам подключены две цепи положительных обратных св зей , элемент св зи одной из которых установлен в резонаторной нагрузке, отличающийс  тем, что, с целью повышени  устойчивости, увеличени  КПД и упрощени  процесса его настройки, элемент св зи второй цепи положительной обратной св зи подключен к тракту передачи мощности.

2.Автогенератор по п. 1,отличающий с   тем, что элемент св зи второй цепи положительной обратной св зи установлен в точке минимальной св зи со сто чими электромагнитными волнами основного типа колебаний тракта передачи мощности.