[barr 0]

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 4]

итак, необходимо согласовать 50 омный коаксиальный кабель и "антенну магнетрона".

1) Если я правильно понял, нужно обеспечить выход мощности магнетрона на коаксиал 50 Ом?

Самый простой выход взять магнетрон с уже с готовым коаксиальным выходом М95 (2,45 ГГц, 25 Вт, 16/4,6 мм, 75 Ом) М-107 (2,45 ГГц, 230 Вт, 16/7 мм, 50 Ом) АО "Тантал", Саратов.

 

2) Генераторы большей мощности, производители включают по стандартной схеме, размещают магнетрон в волноводе 72х34 или 90х45 мм, как на рис. 1.9 , а на выход волновода подключают стандартный КВП.

Конструкция практически сразу работает. Подстраивается по частям. Мощность магнетрона на максимум корекцией положения стенки и емкостного винта под антенной. КВП подстаивается на максимум мощности в коаксиале смещением положения закоротки на корпус. В волноводе легко сделать и ответвитель, припаяв под 45 гр коаксиал с отверстием в широкой стенке.

 

3) Но если, мы не ищем легких путей и уже имеем часть от магнетрона, то вероятнее всего сдедует найти в первую очередь лабораторный генератор типа Г4-79 (сейчас они должны стоить не дорого) либо что-то еще и сделать не стандартный коаксиальный переход с 50 Ом генератора на часть от магнетрона, для чего следует оценить волновое сопротивление в цилиндрической части крышки, где магнит. Судя по рисунку

оно длжно быть относительно высокое. Те необходимо измерить внутренний и внешний проводник. Ну а потом заниматься согласованием коаксиального перехода к антене магнетрона.

 

[barr 0]

3) Но если, мы не ищем легких путей и уже имеем часть от магнетрона, то вероятнее всего сдедует найти в первую очередь лабораторный генератор типа Г4-79 (сейчас они должны стоить не дорого) либо что-то еще и сделать не стандартный коаксиальный переход с 50 Ом генератора на часть от магнетрона, для чего следует оценить волновое сопротивление в цилиндрической части крышки, где магнит. Судя по рисунку

оно длжно быть относительно высокое. Те необходимо измерить внутренний и внешний проводник. Ну а потом заниматься согласованием коаксиального перехода к антене магнетрона.

спасибо за отклик.

с волноводами всё предельно ясно, вопрос в другом.

речь идет именно о ситуации, описанной в пункте 3, о серийных магнетронах из свч печек.

вместо лабораторного генератора, о котором вы говорите (Г4-79 с мех перестройкой или с очень узкополосной электронной перестройкой), используется панорамный измеритель ксвн.

 

если говорить упрощенно, то нужно 50 омный кабель, идущий от генератора частот 2,4-2,5 ГГц (не важно в каком исполнении), согласовать с отпиленной коаксиальной антенной магнетрона, зная внутренний и внешний диаметры проводников.

как лучше продумать конструктив согласования?

сосредоточенные элементы, наверное, не подойдут.

подумываю о трубке с плавно меняющимся диаметром, но это всё надо моделировать и потом изготавливать на станках.

нет ли каких -нибудь более простых идей реализации задуманного?

[proxi 0]

Такой генератор на магнетроне изготовил в свое время. Что то там простреливоло и искрило не подетски, на самом деле магнетрон вещь такая, что его надо раскочегаривоть на полную да и многое другое, иначе не имеет смысла, прибор то от функциональной электроники, поди не амплитрон или гиротрон какой. Там все плывет от нагрузки от напряжения питания. В РЛС на 1.5 МГВт стоял так называемый фазовый трансформатор ИМХО что то вроде вентиля ( помощь в согласовании ) чтобы спектр не рассыпался при перестройке частоты, пробои и все такое при модулирующем импульсе непотребном.

[merkader 4]

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 0]

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.

Изменено 29 февраля, 2012 пользователем tduty5

[merkader 4]

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 0]

Mr. Merkader, ну прям по стенке размазали :crying:

 

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).

[merkader 4]

Mr. Merkader, ну прям по стенке размазали :crying:

 

Вовсе не обиды для, а только для уточнения отдельных моментов. В особенности, когда конечная задача barr так и не озвучена. Для интереса фотки раскуроченного магнетрона, тут

Как видно, вывод мощности из резонатора сделан прямоугольной шиной и посчитать ее волновые параметры сразу, затруднительно.

[Yuri Potapoff 0]

Но где взять кусочек, и где брать под них разъемы простому человеку?

 

Для простого человека это нужная вешь.

 

[Alsano 0]

Уважаемые знатоки, очень сильно требуеться ваша помощь!!!

 

Срочно нужна информация касающаяся СВЧ генератора на основе магнетрона!

 

Буду признателен за любую информацию, особо интересует:

энергетические характеристики генератора при работе на согласованную водоохлаждаемую нагрузку.

 

Графики зависимости выходной мощности магнетрона от анодного тока.

 

Система стабилизации частоты резонаторной нагрузкой.

 

Моделирование, расчет и разработка волноводного узла ввода мощности магнетрона в прямоугольный волнов

 

Заранее спасибо!

[merkader 4]

Уважаемые знатоки, очень сильно требуеться ваша помощь!!!

А по конкретней. Слишком общие вопросы. Все они освещены в литературе. Интернет ?? "Боги помогают тем, кто сам себе помогает"

 

Срочно нужна информация касающаяся СВЧ генератора на основе магнетрона!

Сапунов Г.С. =Ремонт микроволновых печей.= (М. СОЛОН, 1998.) и тоже 2003 изд.

Окресс Э. (ред.) =СВЧ-Энергетика= т.1-3 (М. Мир, 1971)

 

Буду признателен за любую информацию, особо интересует:

энергетические характеристики генератора при работе на согласованную водоохлаждаемую нагрузку.

Это мощность что ли? Так у всех разная. Зависит от частоты и скважности.

 

Графики зависимости выходной мощности магнетрона от анодного тока.

Зависимость линейная прямо пропроциональная, конкретно от марки зависит

 

Система стабилизации частоты резонаторной нагрузкой.

Явление затягивания частоты, см литературу

 

Моделирование, расчет и разработка волноводного узла ввода мощности магнетрона в прямоугольный волнов

"Все уже рассчитано до Вас" см пост №2 и используй, или все хочется самому?