SJ Z 9008.8-1987 微波电子管电性能的测试 第9部分：正交场放大管.pdf

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1、中华人民共和国电子工业推荐性部标准微法电电9部分z正交场放大Measurement of the electri阳1properties of microwave tubes Part9a Crossed-field ampJifier tubes 1 SJ/Z 9008.8 87 lEC 235 9 (1975) 本标准适用于连续波和脉冲运用的交叉场放大管的测试方法、要求和注意事项。可运用在各种不同工作电压和射频状态下的交叉杨放大管有好多种，其测试要求和注意事项，只能作为一般指导，应与制造厂为待测管编写的说明书一起使用。2 论2. 1 正交场相亘作用在忽略空间电荷力的交叉场中，电子的运动方向

2、垂直于所加场矢量，其速度于两个场的比值即V=E/B，V是电子速度量值，E是静电场强，B是恒定磁场强度。当这个连度与传播于阻极电路上的某一次空间谐波阔步时，将出现能转换。在射频场作用下电子向阳极运动的过程中，其速度和动能近似地维持不变，但其位能则转给了所同步的电路波。在大多数交叉场放大管所具有的大信号和稠密空间!f，琦的状态中，电路波和电子住两者的速度都将有所变更，因此，需要更高的电压来拉持正常工作。2. 2 正交场放大披营中的交叉场放大管具有多种结构形式，它们可以由下列各种情况的组合来标志。( a)电子注白电子枪按人，或由发射底极产生，或是这两者的组合。对于底极来讲，可以用一个单弛的加热源，也

3、可以不用。( b)电子注在作用完后所剩余的部分，不是在输入端处再次进人相互作用空|间，就是在相互作用空间的输出端处被收集。( c )电子注不是与返波电路相互作用，就是与前向波电路相互作用。每项参数对决定管子的特性都有它的作用。一般来讲，前向披管较之远被霄，具有较大的带宽租较f蜒的效率。2. 3 注人式电子注中华人民共和国电子工业1987 09 14批* 1 * S J/Z 9008.8 87 采用薄电子注的注人式电子注器件，通常是一种高!也抗的营子。这种电子注结构允许果用电路截断的措施，因而实际增益可达到30dB。设计成与前向披相互作用的管子，其带宽已可达到大于一个倍频程，与此同时，可得到大于

4、30%的效率。通过调制电子枪中电子注的控制极电压，可以对注入式电子注管的电子流进行控制。有些发射出来的电子未参与相互作用，它们通过管子时并没有提供射拇助率。有时可以果用一个处于或接近于阴报电位的收集极，将这些未起到作用的电子导回电源，从而回收一部分本来要失去的能里。2. 4 发射底极臂一个大面积的发射底极，导致较低的电子注阻抗值，适用于中功率和高功率电平。这种结构形成一个多速电子注，典型的增益在13至20dB之间。设计戚与前向披相互作用的管子，一般效率较低，但带宽较宽。如使电子住在输人端处重人相互作用空间，可以提高效率。这样就成为一个重人式电子注器件。发射底极可以加热，这样电子注由一次电子所形

5、成。这种管子，在无射频激励时，可能不稳定。而如果运用于脉冲工作状态，只有将触发电子流的阴极脉冲的宽度限于射频脉冲宽度之内，才能运用良好z如果电子在宽度超过了射频悻坤，就可能产生不希望有的信号，或者可能损坏管子。有些冷底极的脉冲正交场放大管采用了直流电子往电压。电子注可以:是重人的!.!X非重人的，在足够强的射频撒励下，由琵极发射的二次电子所形成。当不存在是极强的射频热励时，即使仍然加有同步电压，电子流和放大作用就消失和终止。市入浅非草人的电子注，在射鲸撒脑时白底极发射的二次电子所形成。在一定的射顺!敌DiTJ范围之内，可以得到良好的工作状态。当激励很喝，二次发射可能不足以提出(j效的放大作用。

6、当激励很强，则可能出现不希留时i寄存tt:式。在那些为了提高效率而采用具有内部反馈作用的重人式电子注营中，当去掉)!)J功率后，由于重人电子足以激励起宽带的噪声振荡，电子流并不消失。因此，通常在结构上必须加4个非截获电极称为熄弧电极)，正常工作时它并不截获电子，lki JJGJ电子刚要重人之前将它们捕获。当射频激励终止时，在该电极上加一个脉冲iit川，无须阴极调制就可去除电子流。3 一般注且关于大功率营的注意事项徐工EC2352第一章中的规定外，还有下到各项z必绩有一些合适的内部连锁机构，以便在不适当的运用状态下，保护管子。冷却有1加压系统必须正常工作，必须选当地加上切需雯的激励及j率和聚焦电

7、压或场，以及在输出端必须按上合适的负载，否则就不应有电子流流通。关于加上电压和电流的先后次序，建议使用者参阁制造厂的说明书。在这费高功率器件中，如果电子流主运击了非特为设计/我受热量的电极表面，电子注的密度足以使结构融化。因* 2 t串S J/Z9008.8 87 此，在具备所规定的激励和聚焦条件之前，不应给管子加上电子注功率。正交场放大营的电子注阻抗较低，且相互作用空间的面积也较大，致使营内打火的可能性也较多，这就要求管子与功率电源有适当的阻抗匹配，并要布保护管子的措施，使其不致由于内部打火而损坏。应参阅制造厂的说明书。( b)作为高功率使用的正交场放大管，在某部分结构上要吸收大量的功率，当

8、电子注功率中断后，必须继续进行冷却，甚至于在保护线路或功率源发生故障使其中断的情况下也必须如此。这就要求储存有加压液体。( c)由于大功率正交场放大管提供大量的功率，所有微波连接处必须完全紧密，以防止辐射泄漏，这一点十分重要，不然，不仅难以精确测量，且有害于工作人员。水负荷应有细致的结构，避免在任何区域内形成死水，因为这些死水若转成为蒸汽，会造成严重的后果。( d)测量中使用的全部功率指示器应只指示基波的能量，不然，如有谐披存在将导致错误的测量数据。通常可以采用低通播放网络以达到这个要求。( e)为了防止管子损坏，在测量小信号增益和饱和功率时，必须仔细阅读造广的有关测量步骤的说明书。(f)在测

9、量过程中，必须注意电极的耗散不得超过允许的血阻。( g )对于工作电压超过15kV的管子，必须监视设备中的X射观察到过量的X辐射，可能是因为所建议的屏蔽装置中有一部分度。如果了，或者是到和消除了有管子运用不适当。无论挂上述那种情况，都应立即关闭系统，直关的因素。3. 1 电离计当包装带有电离计营的正交场放大管时，应根据制造厂规定的说明将电离计管通过包装箱中的接头与一个合适的电离计电源相连接。这样，当管子还在运输箱内时，即可监视它的真空度。3. 2 装卸直到管子接上插座之前的最后一刻，管子的各个衬垫、封口、波导输出端，以及阴极底座的保护罩，都应维持在其原布位置。将正交场管从箱中取出时，应遵照制造

10、厂的说明书。当管子很大而需借助于机械进行装卸时，说明书中一般会指明，起重机械适宜于在什么位置上连接，可将管子从包装箱中取出。当要将管子支撑起来时，必须支在制造厂所指定的表面上。3. 3 安装正交场放大管安装在棋II试设备中之前，如果使用管蓝的话，应确定管座在电气和机械上都具有良好的性能。阴极如有冷却阱，应检查是否具布足够的电压绝缘性能和足能的油量，并避免有水和破坏性物质对油的污染。安装好之后，应该根据要求，将冷却系统与磁路接通，并进行检查。* 3 . 昏SJ/Z 9008.8年-R7 一i!:对于司于有永久磁族的包装式笛子，2ttBJ仨川的;a;L应注JL泛性?7;立以苦干h:;t二fE:t被

11、性的工台u3. 4 电极电H:为了保证测试的精确度，告f-Jfr加直流电压的波纹系数不应大于:1fi定的数毡，通常为0.1%。各电压应规定先后次序，并挂;在所规定的必要的时间远:.jJfI辈ij舌子上。3. 5 工作条件( 1 )在给管子加上任何电庄之前，使月rr备有的唱，离计管正作一段规定的时!可。只有在达到良好的真空皮之后，才允许加七其它电极电压。( 2 )启动冷却系统。( 3 )按要本加上灯纽功率。( 4 )如果宫于不具备永久磁铁聚焦，则应将聚焦磁挺拔所要求的殷性骨立即如1上，在其后发生任何热漂移的过程中，应该进行微调，f吏磁场维持在所指立的量;值。( 5 )当灯丝预热达到指定的时间延迟

12、后，必须控制运厂所规定的方法，加上其它电压和射顿撒励。3. 6 射频撒勋条件拉拉大管的激励fffi、应椒据所于民期的放大智特性到:;i在FEa激可jf功存在王朝字应fJ;二平-滑和连续地调节。应有足够的支轧，使激励i实际上不荒丘射及)字的LJP响。3最后ij系统中应有人射与反射功率的副最装置，并扫过拾当的措歧，白兔蹦出任何i皆被功率。3. 7 电子注一胁对l在j1:用条件t发射j起极管)大部分胁tJf交场放大宫，只有当其电子流沽拱制截或明极脉冲所谓剿，并且当此院冲宽度完全旬在射频激励脉附宽度)以内酌情况下?才能良好地工作。如果电子注脚，他宽度跑过了射数萨仲的宽度，就会也就不品望有的信号9戎J击

13、可能损子。有些脉冲正交场放大智应用白描I垣-f1:1:电压电子注可以是重人的或者非草人的。当存F足够强的射!跟在技胁时，改Lfl主由此极发射的二次电子所形成。如没有足够的射班!她胁，即使加上r阔步电压，电子流也将消失，放大现象也就终止。在那些为了提高教率而采用重人式电子技营中，当去除激励功率之后，电子流U不会消失，这是因为重人的电子足以撤勋起宽颇带噪声振荡。因此，通常必锁在 #l41构上加上一个非截技电极，它在正常运用状态下不截获电子，而刚好在电子再次ill人之前能将它们捕获部善。当高频脉冲终止之时，在这个电极上加上一个脉冲电川，无须阴极调制即吁截止电子UII.0 各t，磁场的JjI!lj应该

14、如此确定s使得电子在铁戎线圈，必须有正确的极性.* 4 * 定的方向上运动。如果使用了外立自:8 ,1/2 9008 , 8 87 3呛8 小希望的输出功率U:忌才凶川确定:设备传输系统的截止颇率低于慢波线的截止报率，或者在截止颜率上传输系统是匹自己的。4 射藏湖t武4. 1 激励在加上撒励之前，除非制造广另有规定，输出终端以及任何外接线路的终端都应该接上匹配的负载。4. 1. 1 激励功率(射频输入功率)馀非另有规定，正交场放大管的输入功是答应该是在基频立的有效功率，使用5E向搞合器测量这个功率，在检波器之前必缅接有基频带通捷被器。这些器件包括微搜滤披器)可用替代法校准。4. 1. 2 不工

15、作或冷)反射系数或电压驻波比见SJ/Z9008.2 (工EC2352)中17 2条。4. 1. 3 反向功率在那些没有采用电路截断拱施的正交场放大营中，产生于管子内部以及作i负载反射回来的反!句:古学将出现于输入端处。除非这个反向功率限制在规定的最大值以L否则它可能损坏系统元件。4. 1. 3. 1.测试条件捣1式条件如同测量功率和增益所要求的一样。除此之外乡还费求在放大特输入端撞上隔离器和定向藕合器，以保证必要的激励掠去藕，和分隔反向功率，在输出端则，l 在楼上:-A可谓的失自己嚣。生cr!才是主运求使用反向功F悍的频索女士柏:仪，员ij在功率都jE量系统小组有合适的、月j褂代在校准F的捕投

16、器。4. . 3. 2 测试?在图1给出的钱路，将窗子工作于1站定的条件下，借助于定向藕合器和放政器出反向功率。由可调失配器引人所规定的电压驻披比，调节其相位，以得剑最大的反向功率。所副悍的就是反向功率最大阻。4. 2 输出功率见S,1/ Z 9 1) 0 8. 2 (工EC285-2)中16条。4. 3 控制极的放大系数在注入式电子注正交场放大管中采用的撞制极一般具有较低放大系数，因，fij往往带要较高的截止偏压。4. 3. 1 测试条件阁2示出了测试所需的条件。了控制极电压以外，果用输出功率测试的一般每5普S ,T/Z 9008.8 87 4. 3. 2 ilJm试将管子与具街适当灵敏度的

17、功率计相接，如图2所示，且工作于测量输出功率求的条件之下，所不同的是:调节控制极电压，使输出功率低于额定数值，再节电压将功率提高到测试所规定的量值。测量控制极电压，且用电子注加速极电以控制极电压的商得到放大系或者是，将一个规建俏的控制极电压加到管子上i然后测量输出功干。注z 因为参考功率电平-4. 4 熄弧电压于管子, 时必止损仪器。当射频激励脉冲刷好终止，在熄弧电极上加上熄弧电压，可以在剩余电子正要次进入相互作用空间之前，将它们截获，从而使阳极电流戳止。因此，用来降低工作效率的激励终止后的自撤振荡或噪声现象，就可捎怖。4. 4. 1 测试条件图1给出了测试所。可以使用出功率的一般条件。，4.

18、 4. 2测试如图1所示那样连接，工作于熄弧电极偏压和脉冲熄弧电压:(a) 条件下，测量在下述情况下所需的电极电流和耗散的量值在极限范围以内，(b)在规定的时间内消除阳极电流.4. 5 放大管测试许多发射底极型的交叉场放大霄，在没离射频激刷叫，之前参考制造厂的建议。4. 5. 1 增益定的。进行测试场放大管工作于所有规定条件下，节工作特性。人与出功事，以便计益。4. 5. 2 规定输出功率下的有效增益见SJ/Z 9008.2 (工EC2852)中14.2条。-4. 5. 3 小倍号增益见SJ/Z9008.2 (工EC2852)中14.8条。4. 5. 4 鹏时带见SJ/Z9008.2 (工EC

19、2852)申15.1条。4. 5. 5 频谱脉冲放大智除非另者规定，将曹子工作在规定的条件下，并在允许最大的电压驻波比和坏的相位条件下，使用射频频谱分析仪，对射频带宽和旁瓣进行四墨。4. 5. 5. 1射在规定的低于主昏6* 的电平上，宽。如果任何旁瓣高于所规定的S J/Z9008.8 87 电平，它们应该包插在测量范国之内。4. 5. 5. 2旁旁瓣的测量应用主大旁瓣的功率比，或者两者之间的dB差值表示。注4z 正交场放大管的频谱主要依赖于射频激励特性和管子的电邮。4. 5. 6 增益线性在考虑中注，许多交叉杨放大管，特别是采用发射底极的放大管，其射性的.参考制造广的建议.4. 5. 7 偶

20、然的相位跳动脉冲放大管在考虑中4. 5. 8 调幅/询相转换系数在考虑中4. 5. 9 相对于电压或电流的相位灵敏度见SJ/Z9008.7 (工EC2852)中19条。4. 6 规定可变参数的重调特性脉冲的复演姓是极为非线在规定条件和处于热平衡状态之下，将正交场放大管调节到具有最佳工作特性，规定的可变参量。测量过程中电压和激励条件维持不变。再在第二个规定的工作条件下，通常只是去除电子注功率和激励，使管子工作一段规定的时间。随后恢复管子原布的工作条件，并度管子再达到热平衡状态。li所规定时变参数的偏移。注2这i个测试:是必要的，因为在预:热i王震中，馒截线与底极结构的热靡胀可能引起寻严重询特性的

21、瞬时变化.4. 7 失配稳定性见SJ/Z9008.2 (工卫C2352) 中20.8条。使正交场放大管工作在规定的条件下，并在整个相位上产生规定的反射系(或电压驻披比。如果在这种工作状态下，雷子都能达到所要求的性能，则可以认为是合格的。4. 8噪见SJ/Z9008.2 (工EC2352)中第5丰。4. 9 不希望的输出功率见SJ/Z9008.2 (工EC2852)中4条。4. 9. 1 有激励时不希望振荡的副试、正交场放大营工作于规定的条件下，调节到最佳带宽和功率的状态。在规定的颇率范围内观察输出频谱，对所有非谐波信号，测量其相对于载波功率的相对昏7* S ,1/Z 9008.8 87 一值。

22、4. 9. 2 无激励时不希望振荡的不希望有的自撤振荡，特别是发生在无激励时的那些，往往出现于慢撞系输出披导的截止频率上在这两者频率中的较高的一种上)，这是因为在截止频率上大管增益和慢披线藕合阻抗十分高，导致起振电流较低。注定传输系统的截止颇率应低于慢披线的截止频率，良好的匹配。注g许多频谱分析仪，在本地振荡的倍频与被割信号频率两者的和试结果中排除仪器寄生的响应，有必要绘制出第四次4. 9. 3 交叉在考虑中* 8 * 出非线性在率上传输系朔的频率上，为了从已校准的可调失配器打U问NMWCCll4 规定负载被ili管定向锅台器隔离合最装置2滤波的反向用定向.装置1 It波* D * * () #鼓励功率* 电子过电流功且在;原!|调:器|i常生翻被测管图2控制极放大系数、6、一电压的方块图向锅台弧或控制极电流i尊配终端功率i则最怒muN 。iI4