XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Отражательный клистрон К-19 является серийным клистроном, имеет конструкцию, рассчитанную на включение в волноводный тракт и относится к виду клистронов с внутренним резонатором. Конструктивно клистрон состоит из металлокерамического корпуса с расположенным внутри него резонатором (рис.1).

Рис.1.Клистрон К19. 1.Корпус.2.Электронная пушка.3.Отражатель.4.Сетка.5.Резонатор.6.Петля связи.7.Коаксиал.8.Винт подстройки резонатора.

Внутри корпуса 1 смонтированы три основные части прибора: электронная пушка 2, отражатель 3, сетки 4, являющиеся анодом. Вывод энергии из резонатора 5 осуществляется петлёй связи 6, заканчивающейся линией 7 на цоколе лампы. Эта коаксиальная линия 7 вставляется в отверстие широкой стенки волновода и является возбуждающей антенной. Механическая настройка частоты осуществляется изменением частоты резонатора с помощью винта 8.

Клистрон К-19 рис.2 имеет мощность до 10мВт на частоте 10ГГц. Механическая перестройка может осуществляться в диапазоне 1500МГц, а электрическая - в диапазоне 100МГц.

Рис.2.Клистрон К-19.

В школьной коллекции физического кабинета имеется набор по электромагнитным колебаниям разработанный Шахмаевым Н.М. В состав этого набора и входит генератор сантиметровых электромагнитных волн на клистроне К-19. Модуляция несущей генератора осуществляется мультивибратором на лампе 6Н8С. Разрабатываемый нами модуль предполагается использовать в качестве датчика в динамических опытах. В этой связи от модуляции несущей можно отказаться. В качестве приемной антенны возьмём штатный зонд-детектор из школьного набора по электромагнитным колебаниям или его можно изготовить из отрезка 3мм прутка длиной половине длины фиксируемой волны это порядка 1,6см, в одно из плеч которого включаем детекторный СВЧ-диод. Клистрон крепим с помощью октальной панельки на волноводе размером 23х10х70мм. В октальной панельке рассверливаем посадочное отверстие под коаксиал клистрона, а на широкой стенке волновода также делаем отверстие под коаксиал. Коаксиальный штырь устанавливаем на четверть длины волны от подвижного поршня, таким образом коаксиал будет находится в пучности излучаемой электромагнитной волны рис.3.

Рис.3.Модуль СВЧ на К-19.

1.Рупорная антенна.2.Клистрон К-19.3. Волновод.4.Блок питания.5.Винт подстроечного поршня в волноводе.6.Потенциометр в цепи отражателя.

Рупорная антенна 1 съёмная и крепится к волноводу 3 с помощью переходных фланцев. В раскрыве антенны устанавливаем прозрачную для электромагнитных волн диэлектрическую пластину. Фиксируется пластина 1 рис.4а на антенне с помощью захватов 3, сигнал с детектора 2 снимается с помощью экранированного проводника 4 рис.4б на регистрирующие устройство.

В целом мы получили СВЧ-модуль работающий на передачу и прием электромагнитного сигнала. Несущая в модуле как отмечалось выше не модулируется.

Рис.4.Сема крепления зонд-детектора «а» на СВЧ-модуле «б». а.б.1.Диэлектрическая пластина.2. Зонд-детектор.3. Скобы фиксации пластин в рупоре.б.4.Канал связи с регистратором.

Принцип работы СВЧ-модуля в качестве датчика основан на явлении интерференции при сложении двух гармоничных колебаний прямой и отраженной волны в детекторе. При нормальном движении облученного объекта к модулю или наоборот появляется разностная частота, которая описывается уравнением Доплера. Это низкочастотные колебания по отношению к несущей и они хорошо разрешаются на экранах осциллографа, что позволяет визуализировать разностный сигнал.

Предложенная модель СВЧ-модуля на К-19 реализованна в демонстрационном экперименте [1] и на производстве [2].

Литература.

1.Оглоблин Г.В. Опыты со звуковыми и электромагнитными волнами.Изд.Комсомольск-на-Амуре, КГПУ , 2001,92с.

2.Стулов. В.В., Одиноков В.И., Оглоблин Г.В. Физическое моделирование процессов при получении литой деформированной заготовки.Владивосток.Дальнаука.2009.175с.