эмулятор магнетрона Опции

[barr]

уважаемые знатоки, подскажите пожалуйста.

суть проблемы - нужен генератор СВЧ колебаний в диапазоне 2,4-2,5 ГГц с выходом типа "антенна магнетрона".
зачем? нужно оптимизировать нагрузку, спроектированную и изготовленную для подключения к магнетрону.
оптимизацию хочется производить в режиме низких мощностей, а не сотен Вт...
из железа имеется старенький панорамный скалярный анализатор и неисправный магнетрон, который был уже успешно препарирован и у которого была отпилена пластина с антенной.

итак, необходимо согласовать 50 омный коаксиальный кабель и "антенну магнетрона". 3D моделирование в CST MS проводить не очень хочется.
ес-но, зная диаметры центрального и внешнего проводников антенны магнетрона можно прикинуть импеданс.
на базе чего лучше организовать согласование?
что посоветуете?
заранее спасибо за ответы...

[merkader]

по п.3. Думаю, что при макетировании перехода следует использовать целый магнетрон, а не отпиленую ножку. Реальную внутенню нагрузку магагнетрона все равно не симитировать.
Следует попробовать провести так называемые "холодные измерения". Для начала следует изготовить коаксиальный контакт к антене магнетрона. По габаритам подходит 50 ом линия 35/15,2 мм. Жесткие линии этого сечения производят некотрые заводы, ну и соттветствено переходы на меньшие сечения. В нашем же случае придется сделать переход на меньшее сечение самотоятельно. Учитывая, что мощность стандартных магетронов ~ 700 Вт, то по мощности подходит только коаксиал 16/7 мм, надо только решить какой тип использовать ГОСТ или DIN. В данном применении 16/7 мм DIN предпочтительней, т.к. имеет более жесткую центральную цангу, обеспечивающуюю лучший контакт, да и доступней.
С магнетрона надо снять колпачек антенны и на его посадочное место изготовить цанговый контакт линии 35/15,2 из берилиевой бронзы БрБ-2. Поскольку цанга получится тонкой, то бронзу следует подвергнуть термоупрочнению. Переход с сечения 35/15 на 16/7 мм, можно сделать плавным, но для начала проще скачком, с компенсирующим сдвигом центральной жилы на ~3,5 мм.
Длину линии 35/15 следует сделать больше четверти волны, чтобы иметь запас по подстройке. В боках диаметра 35 сделать две продольные щели шириной 3,2 мм, через них можно будет двигать шайбы подстройки.
Далее подсоединяйте магнетрон с переходом к панорамному индикатору и добейтесь согласования. Критерием должна быть измереная добротность резонанса от 200-400.

4) Теперь о конечной цели (нагрузке) системы. Что будет делать полученая энергия СВЧ?

[tduty5]

Или возбудить отрезок (~3/4 лямбды) прямоугольного 10-см волновода, а с него уйти на коаксиал. Посчитать в cst элементарно.
В такой системе будет возможность регулировать мощность - выдвигая штырь из волновода. Кстати, бытовой магнетрон не умеет давать непрерывную мощность - только импульсно-периодический режим. Соответсвенно, спектр у него грязный. И пробои промежутка катод-резонатор вполне штатный режим - для ограничения тока при КЗ применяется высоковольтный трансформатор со слабой связью. Почти такой же эффект как в сварочном трансформаторе: высокое напряжение до генерации или пробоя, потом стабилизация тока, потом срыв генерации в конце полупериода 50Гц. И по-новой.
Кабель РК50-17 в ПЭ изолятором при 800 Вт непрерыва ощутимо греется.
P.S. Уточнил у коллег - именно так на отрезке волновода делали, кабель был 75 Ом тефлоновый 9 мм, 1.5 м, вот он грелся, рука не терпела. Магнетроны М105-1.

Сообщение отредактировал tduty5 - Feb 29 2012, 11:27

[merkader]

Или возбудить отрезок (~3/4 лямбды) прямоугольного 10-см волновода, а с него уйти на коаксиал. Посчитать в cst элементарно.

Смотрим выше текст и рисунки. Решение не проходит.

В такой системе будет возможность регулировать мощность - выдвигая штырь из волновода.

Выбег антенны в волновод согласует волновод с магнетроном. Изменив этот размер вы в нагрузке безусловно измените мощность, но та часть, что не поступит в нагрузку вернется в магнетрон и рассеется в нем. Те это закончится пережогом перемычек или перегревом и перегоранием и без этого термонапряженного катода. В магнетроне мощность легко регулируется величиной тока анода, зависимость линейная с некотрым порогом на малых токах.

Кстати, бытовой магнетрон не умеет давать непрерывную мощность - только импульсно-периодический режим.

Такой режим задан специально для СВЧ печей и вызван необходимостью работы на резко меняющуюся нагрузку. При больших уровнях отражений магнетрон перескакивает на генерацию другого типа колебаний, что приводит к пережогу перемычек на резонаторе. Питание от однополупериодного выпрямителя позволяет магнетрону работать с КСВ до 4. А для непрерывной генерации следует ограничивать отражение нагрузки или снижать выходную мощность, применять циркулятор.

Соответсвенно, спектр у него грязный.

Это есть, особенно на малых значениях непрерывной мощности, регулируемой током анода. При такой регулировке меняетия и генерируемая частота. При 100% мощности спектр становится приемлемым тк частота генерации совпадает с частотой разогретых резонаторв. Для улучшения качества спектра (частоты) магнетрон включают на максимум, а регулировку мощности производят с помощью механического регулятора - двойного моста, в котором мощность перераспределяется между согласованой нагрузкой и нагрузкой потребителя. Что конечно все усложняет и удорожает. И наконец магнетрон грузят на внешний объемный резонатор, котрый стабилизирует частоту, а мощность регулируют величиной связи устройства вывода. Что не просто, выделение тепла требует интенсивного охлаждения.

Кабель РК50-17 в ПЭ изолятором при 800 Вт непрерыва ощутимо греется.
P.S. Уточнил у коллег - именно так на отрезке волновода делали, кабель был 75 Ом тефлоновый 9 мм, 1.5 м, вот он грелся, рука не терпела. Магнетроны М105-1.

Для этих мощностей следует использовать полужесткие кабели с воздушно-кордельной изоляцией или зарубежного производства с изоляцией из вспененного полиэтилена, соответствующих сечений. Или вообще жесткие коаксиальные линии. А так же обязательно следить за КСВ в кабеле.

[tduty5]

Mr. Merkader, ну прям по стенке размазали

Смотрим выше текст и рисунки. Решение не проходит.

У ТС, как я понял, пока поисковая работа. Вариант с волноводом давно отработан, согнуть волновод можно хоть из белой жести. По размерам можно и не привязываться к гостированным. Хотя проще использовать готовые КВП.
Переход сразу на коаксиал, безусловно, достоин внимания. Как организовать настоечные элементы для согласования? Моделировать? "С листа" - вряд ли...

Выбег антенны в волновод согласует волновод с магнетроном. Изменив этот размер вы в нагрузке безусловно измените мощность, но та часть, что не поступит в нагрузку вернется в магнетрон и рассеется в нем. Те это закончится пережогом перемычек или перегревом и перегоранием и без этого термонапряженного катода. В магнетроне мощность легко регулируется величиной тока анода, зависимость линейная с некотрым порогом на малых токах.

ТС упомянул именно бытовой магнетрон, 99% что его включат стандартно. При этом рассогласование некритично. Связь менять на стороне КВП.

Такой режим задан специально для СВЧ печей и вызван необходимостью работы на резко меняющуюся нагрузку. При больших уровнях отражений магнетрон перескакивает на генерацию другого типа колебаний, что приводит к пережогу перемычек на резонаторе. Питание от однополупериодного выпрямителя позволяет магнетрону работать с КСВ до 4. А для непрерывной генерации следует ограничивать отражение нагрузки или снижать выходную мощность, применять циркулятор.

Еще один плюс в пользу стандартного включения с источником тока.

...И наконец магнетрон грузят на внешний объемный резонатор, котрый стабилизирует частоту, а мощность регулируют величиной связи устройства вывода...

Вот отрезок волновода и есть резонатор. Я не зря за него агитирую.

Для этих мощностей следует использовать полужесткие кабели с воздушно-кордельной изоляцией или зарубежного производства с изоляцией из вспененного полиэтилена, соответствующих сечений. Или вообще жесткие коаксиальные линии. А так же обязательно следить за КСВ в кабеле.

Да, вы все верно пишете, согласен. Здесь важен отвод тепла при малом размере. (помнится, стандартно +40 град от окр. среды до верхней предельной темп. кабеля) Вспененные не пойдут - теплопроводность мала, перегрев у жилы. Проходили. Кордельные - очень хороши, используем для СШП. Но где взять кусочек, и где брать под них разъемы простому человеку? Тоже проходили. Пока наилучшими (с экономической точки зрения и "доставабельности" разъемов) вариантами являются РК50-7-22, у него на 2,5 ГГц по справочнику допустимо 0.8 кВт (ссыль), и РК50-11-21, там на 2,5ГГц больше коловатта можно (ссылка).