Трансформатор типа волны

 

Изобретение относится к технике СЕЧ и может быть использовано в высокочастотных трактах ускорителей заряженных частиц. Цель изобретения - упрощение согласования. Трансформатор типа волны выполнен в виде цилиндрического резонатора 1, к которому через отверстия связи вакуумно-плотно присоединены круглые запредельный 2 и диафрагмированный 3 волноводы. (Согласование осуществляется изменением радиуса R и угла v конусообразно- iro среза в месте присоединения запредельного волновода 2 к цилиндрическому резонатору 1. 4 ил.

союз сОВЕтских социАлистичесних

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1455398 (51)4 Н 05 Н 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4262214/24-21 (22) 15.06.87 (46) 30.01.89. Бюл. В 4 (72) Г.Д.Крамской (53) 621.384.6 (088.8) (56) Neal R.Â. The Stanford two ile

accelerator. General Editor, 1968, New York-Amsterdam, р. 146.

Авторское свидетельство СССР

У 215353, кл. Н 05 Н 7/00, 1967. (54) ТРАНСФОРМАТОР ТИПА ВОЛНЫ (57) Изобретение относится к технике

СВЧ и может быть использовано в высокочастотных трактах ускорителей saряженных частиц. Цель изобретения— упрощение согласования. Трансформатор типа волны выполнен в виде цилиндрического резонатора 1, к которому через отверстия связи вакуумно-плотно присоединены круглые запредельный

2 и диафрагмированный 3 волноводы. .Согласование осуществляется изменени ем радиуса R и угла конусообразного среза в месте присоединения запредельного волновода 2 к цилиндрическому резонатору 1 ° 4 ил.

1455398

Изобретение относится к технике ! СВЧ и может найти применение в уско,рительной технике.

Цель изобретения — упрощение согласования.

На фиг. 1 (а и б) приведен трансформатор типа волны, общий вид; на фиг. 2 — на круговой диаграмме сопротивлений зависимость КСВ и фазы волны одного иэ рабочих согласователей при изменении радиуса конусообразного среза К; на фиг. 3 — зависимости модуля и фазы коэффициента отражения от изменения геометрических размеров резонансной полости А, В, Э на фиг. 4 — зависимость изменения резонансной частоты f трансформатора типа волны (ТТВ) от D. устройство, приведенное на фиг. 1 (а„ б ),содержит цилиндрический резонатор 1, к которому через отверстия связи вакуумноплотно присоединены круглые запредельный 2 и диафрагми.рованный 3 волноводы, а к боковым отверстиям — стандартные прямоугольные передающий 4 и запредельный 5 волноводы.

Элементы устройства целесообразно выполнять из меди, Чистота обработки рабочих поверхностей должна быть не ниже чистоты обработки рабочих поверхностей диафрагмированного волновода. Для повышения электрической прочности острые кромки диафрагмы скруглены, а радиальная поверхность уплотнена, Согласование трансформатора состоит: в следующем. Изготовленный трансформатор имеет высоту резонато ра d м, толщину диафрагмы t„ м, диаметр 2а„ м запредельного волновода и радиус скругления диафрагмы R = ! й„/2 м, соответствующие конкретным размерам круглого диафрагмированного волновода. Внутренний диаметр 2Ь, м первоначально определяется исходя из критической длины волны в данном резонаторе. Размеры отверстий связи ((2а м, га(, м и t м, первоначально определяются из условия прохождения волны в резонатор.

На фиг. 3 представлены зависимости модуля р и фазы р коэффициента отражения от геометрических размеров гь, согласователя А, В, D, где А = ага, dV 1

В=, И= —, дЧ=-((h (R +

+ Ra — 2a, ), объем выреза резонанс.5 ной полости в месте соединения круглого запредельного волновода с цилиндрическим резонатором, A — рабочая длина волны.

На фиг. 1 видно: сильное влияние

1р объема выреза D на модуль и фазу коэффициента отражения изменение фазы (при увеличении D идет в обратную сторону по сравнению с,фазой при увеличении А и В.

Иэ представленной на фиг. 4 зависимости изменения резонансной частоты

ТТВ от D видно, что частота растет линейно с увеличением D полученным за счет изменения толщины среза под углом 45(.

Из условия согласования следует, что Р е (4+ р е = О. Это значит . Р = Р,, w((= м,(+ и и соответственно р = р, Ч(= q»+ и, если р„

25 Ф Рв или Рв p то необходимо изменить связь ТТВ со входным волноводом 2а,, Иэ фиг. 3 можно получить связь между коэффициентом отражения и

30 геометрическими размерами А, В, D, УЯ gÄ + 9As Р = Рот+ (1, Вв

1(г! = Роь +К

pî == Р.<= pîç= р

I тогда УА = КР; А = К МО,.

ЧВ = КВ, В = К!ЧВ = ND, где M, N — коэффициенты связи между геометрическими размерами А, В и Э.

Такая связь справедлива для любого ТТВ, но величины коэффициентов связи М, N будут зависеть от его геометрических размеров. В нашем случае Р = 14,73; q = 1,553, К =

1,071 10 ; М = 7,271 10 "мм

45 N = 6,896 10 мм при исходных геометрических размерах ТТВ 2Ь о = 81 мм, 2a = 30,04 мм; 2a(, = 36 мм, 2а

=20мм; 2а"=27 мм, t =4мм,: D=— О; Л, = 10,718 см.

Используя выше приведенные выражения, получим связь между коэффициентом отражения Р вызванного размерами 2bo и д2а," и параметрами среза (R, ч )

К 1 К

y = Y D = 7 = (((R

3 л, + Ra, — 2а, " ), з

4 = (R — а, ) ctgq, 1455398

20

55 тогда связь между р, R и р будет иметь следующий вид:

R — 3Ra + 2а — —.— tg y = 0 °

3Р "о

ЯК

Для согласования трансформатора к нему присоединяют со стороны передающего прямоугольного волновода измерительную линию с источником СВЧколебаний„ а со стороны диафрагмы— диафрагмированный волновод с подвижной нагрузкой. Подавая в согласователь СВЧ-мощность измеряют КСВ и фазу волны при различных положениях нагрузки. Процесс согласования заключается в предварительном изменении внутреннего диаметра 2Ь, изменении размеров окон связи 2а„ 2а", t, и последующим изменением радиуса конусообразного среза R, выполненного в месте соединения круглого запредельного волновода с цилиндрическим резонатором до получения КСВ 1,0. Одновременно с процессом согласования добиваются симметричного распределения электромагнитного поля в приак сиальной области, измеряемого известным методом, например с помощью возмущающего тела.

Процесс согласования значительно упрощается в случае изготовления, большой партии согласователей для ускоряющих секций линейных ускори. телей электронов. Для этого изготовив макет согласователя, приступают к изготовлению всей партии согласователей, задавая при этом требуемую чистоту обработки поверхностей и точные его рабочие размеры, кроме размера радиуса конусообразного среза, который задается с припуском.

Изменяя только один радиус R, добиваются полного согласования с конкретным диафрагмированным волноводом ускоряющей секции.

Настройка ТТВ проводится до его пайки на вакуум путем последовательного изменения размеров 2ЬО 2аоу

2а", R P. Изменение размера 2bo приводит к изменению размера толщины окон отверстия связи t Полученные размеры на опытном образце задаются как рабочие размеры на изготовление большой партии ТТВ такого типа. Размер К» 4 задавался с небольшим припуском на согласование. Для полного согласования согласователя снимали только одно донышко 2 и в нем растачивали размер R ° u. В этом случае все рабочие поверхности согласователя можно сразу изготавливать по требуемому классу обработки.

На фиг ° 2 проиллюстрирован способ согласования путем изменения радиуса конусного среза R x y (<= 2R) одного из ТТВ и при заданных его рабочих размерах (2а, = 46 мм; 2а," = 46,5 мм, 2bo = 78 мм to = 14,5 мм). Обозначенные на,фиг. 2 точки соответствуют следующим значениям: I. R Ч =

19 мм 37 5 ; КСВ = 1,22, Т. R. ° а= 20 мм 37 5 КСВ = 1,1г

III. R * д = 20,7 мм " 37,5 КСВ =

1,025; IV. R r g = 20,8 мм «37,5

KCB = 1,0.

Для повышения электрической прочности ВЧ-тракта передающий волновод выполнен на стандартном волноводе повышенного сечения 90 45 мм, а запредельный — 48 24 мм . После настройки согласователя все его элементы (1, 2, 4,5) спаивались вместе в малой вакуумной печи припоем ПСР-72.

Пайка практически не приводила к изменению его параметров. Затем согласователь припаивался к отрезку диафрагмированного волновода длиною около 1000 мм в большой вакуумной печи припоем ПСР-72.

Выполнение конусного среза в месте соединения круглого запредельного волновода и цилиндрического резонатора значительно упрощает процесс согласования трансформатора типа волны с диафрагмированным волноводом, повышает его электрическую прочность за счет снижения интенсивности электрического поля на границе их соединения и повышает технологичность изготовления согласователей.

Формула изобретения

Трансформатор типа волны для преобразования волны в прямоугольном волноводе в волну Е „ в круглом диафрагмированном волноводе линейного ускорителя электронов, содержащий цилиндрический резонатор, к которому через отверстия связи присоединены прямоугольный передающий и перпендикулярно ему соосно расположенные круглый запредельный и диафрагмированный волноводы, о т л и ч а ю—

1455398

R - ЗКа + 2а, - ggy О, 3 ЗР . где а - радиус круглого запредельного волновода, м

;шийся тем, что, с целью упроще,ния согласования, в месте соединения круглого запредельного волновода с цилиндрическим резонатором выполнен . конусообразный срез, причем радиус

5 среза Е м и угол среза ц рад связаны соотношением

y — коэффициент отражения волны в зависимости от радиуса резонансной полости или отверстия связи с запредельным вопноводом1

К - коэффициент связи между коэффициентом отражения и изменением объема резонансной полости за счет среза;

Л, — длина волны в свободном пространстве, м .

QlV2. Г 1455398

1ЯЮ ю.ю, tu юЬ

ФЫ.З

©8

Составитель Е.Громов

Техред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко

Редактор А.Долинич

Заказ 7459(57 Тираж 770 Подписное

ВНИИПИ Государственного коьытета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4