Введение.
В настоящее время в различных областях техники разработаны системы автоматизированного проектирования (САПР) приборов и устройств. Огромное значение имеет САПР в области электроники, в частности при разработке различных электронных приборов.
В данном курсовом проекте осуществляется расчет и проектирование
многорезонаторного клистрона. Расчет ведется с помощью прикладных программ на ПЭВМ /Искра 1030М/ и IBM.
Клистроны – это сверхвысокочастотные приборы, использующие принципы скоростной модуляции электронного потока и содержащие один или сгруппированного потока электронов. Объемные резонаторы соединяются пролетными трубами, в которых поток электронов перемещается от одного резонатора к другому.
Клистроны получили свое название от слова “клизо”,что в переводе с гречекского означает “морской прибой”. В этом названии удачно отражена основная особенность клистрона, связанная с модуляцией электронов по плотности, образованием тока и отбором энергии от электронных сгустков.
В отличии от триодов и тетродов СВЧ в клистронах используют принцип динамического управления электронным потоком. Группировка электронов в плотные сгустки обеспечивается в них за счет скоростной модуляции электронного потока.
После пролета резонатора модуляция электронов по скорости переходит в модуляцию по плотности, т.е. электроны группируются в сгустки. Глубина модуляции электронов по плотности определяется временем пролета электронов, покинувших резонотор, которое должно быть оптимальным.
Клистроны бывают двух основных разновидностей – пролетные и отражательные. Они отличаются способами группировки электронов, вылетевших из резонатора. В пролетном клистроне электроны группируются в расположенной после резонатора трубе дрейфа, в которой отсутствует электрическое поле, а в отражательном клистроне группировка происходит в пространстве между резонатором и отрицательным электродом – отрожателем в постоянном тормозящем поле.
В пролетных клистронах может быть более двух резонаторов, поэтому их подразделяют на двухрезонаторные и многорезонаторные. Отражательные клистроны в основном имеют однорезонаторную конструкцию.
Клистроны используют как генераторы, усилители и умножители частоты. Их разрабатывают практически для любого поддиапазона сверхвысоких частот. Значение их выходной мощности, к.п.д и коэффициента усиления не уступают значениям этих параметров у приборов других типов, а в ряде случаев даже их превосходят.
1.1 Предворительный расчет параметров клистрона.
а) Определение средней частоты:
По заданному значению средней длины волны находим среднее значение частоты сигнала.
f = 3∙10 8 ∙ λ– 1 = 3∙10 8 ∙ [1/3,9] = 7,5 [ГГц]
б) Выбор практически достижимого полного КПД.
Исходя из того что, λ = 4,0 см выбираем максимальный КПД ηmax= 40 %. Однако с учетом полосы пропускания КПД клистрона рассчитывается:
η = ηmax ∙ (1 – 5 ∙ ∆f / fcp) = 38,5 %
в) Расчёт мощности источника питания:
По заданной выходной мощности клистрона и рассчитанному КПД находим полную мощность, потребляемую клистроном:
Р0 = Рвых / η = 10000 [Вт]*100 % / 38,5 % = 25970 [Вт]
г) Расчёт микропервеанса.
Одним из основных параметров пучка является микропервеанс. В первом приближении его значение, обеспечивающее требуемую полосу пропускания клистрона, рассчитывается по формуле:
Расчет ускоряющего напряжения ведется по найденным значениям потребляемой мощности и микропервеанса.
е) Расчёт тока луча.
Рассчитаем ток луча по потребляемой мощности и Uo:
I0 = P0 / U0 = 25970/ 16350 = 1,58 [A]
ж) Расчёт радиуса пролётной трубы.
Для расчёта радиуса пролётной трубы а необходимо выбрать значение приведённого радиуса трубы g×а, значение которого обычно лежат в пределах 0.4 ¸ 1.0. Выбираем, g×а = 0.8. Рассчитываем величину γ.
g = 3176 ¤ l*(U0)1/2=6,209 [1/см].
Зная произведение g×а и рассчитав значение g можно определить радиус пролетной трубы а.
a = g * a / g = 0.8 / 6,209 = 0,13[см]
з) Расчёт радиуса пучка.
Радиус пучка рассчитывается по формуле:
где Кз - коэффициент заполнения.
В реальных условиях при фокусировке магнитным полем пучок всегда пульсирует, поэтому величина b является средним радиусом пучка. Обычно Кз выбирается из значений Кз = 0.5 ¸ 0.8. Выбираем Кз = 0,7 тогда :
b= Кз*a=0.7*0,13=0.09
и) Определяем плотность тока луча.
јл = I0 / π·b2 =1,58/ 0,025=63 [А/см2]
к) Выбор коэффициента сходимости.
Для пушки со сходящимся потоком этот коэффициент выбирается из интервала -1.8..-2.4 предварительное значение коэффициента сходимости Ак, который является тангенсом угла наклона огибающей потока на катоде. Так как значение плотности тока в пучке сравнительно мало , то выбираем: Ак = - 2,1
л) Выбор коэффициента превышения магнитного поля над бриллюэновским.
Для области пролетного канала выбираем значение коэффициента превышения магнитного поля над бриллюэновским Nбр на интервала 1,3—1,7 Выбираем N6p = 1.5
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.