【电子行业标准(SJ)】 微波电子管电性能的测试 第６部分：大功率速调管

中华人民共和国电子工业推荐性部标准微波电子管电性能的测试
第6部分：大功率速调管
Measurcmeat of the electrical properties ofyetubes
mierowa
Part 6: High-power klystrons1理论
SJ/Z9008:5-87
1EC235--6（1972）
大功率速调管是这样一种电子管，在这种管子里，一个高密度的电子注横贯系列无阻间隙而使电子注产生速度调制，经过适当的漂移周期形成密度调制。功率可以通过适当阻抗的装置置于输出隙处来取出。电子注由电子发射元件与由加速极聚焦阳极或调制阳极形成的电场一起产生。如使用棚极，电子注还受栅极结构的作用而改变。
电子注被磁或静电的聚焦所限制，即阻止因电子注内强大的空间电荷的作用而引起的扩展，这种扩展常使电子注的通过率降低。而在固定的功率电平，可使隙结构与电子注的扩展相一一致来改善通过率，然而它将导致低的隙耦合系数，从而可能使效率与放大器增益受损。
大功率速调管一般不采用控制概，因为它将引起栅极放射，比较普遍的是采用聚焦阳极来精确控制电子注的参量。为了使电子注得到完全调制，在阳极与阴极中间设一调制阳极，在阳极电子中把阴极屏蔽，就可以使电子注电流从零调节到最大值。
电子注首先通过个激发在励频率的输入隙，电子注与由激励赖率产生的高频场相耦合而形成速度调制。然后电子注进人适当的漂移空间，在漂移空间里较慢的电子被较快的电子追上形成了群聚电子注（密度调制）。在电子注里除激励频率外，还包含大量的谐波公量。在继续遇过系列的被电子注激发在激励频率的谐摄腔隙的过程中，各个电子的速度将进一步改速。恰当调请每个带有障的谐最整（即建立合适的阻抗条件），群作用声强化到使电子注在激励频率得到完全调制。在全群聚了的电子注进人输出隙之前，品也在翁人与输出隙之的几个隙中想到增蓝。如果多细地使有限的谐最腔你调，可以获得较高效离和较大带宽。用上滋有法可以获得高增益与10%以上的带宽。当群率电子注递进通出隧时，从电子注中抢用#率，此时原在所诺的输出效率，基意或遥鼓）是现适前的乱抗，大功率速调管采用空腔谐振器来与电下注调合对相作用。在整心度培调管中华人民共和国电子工业部1987-09-14批准*1下载标准就来标准下载网
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中，腔体本身就是真空外壳的组成部分。若腔不完全在真空外壳内，则用陶瓷封接件把位于外壳内的腔体部分与腔体的支架隔开。以上二种情形都能够用适当的方法使腔内电磁场分布变化来调谐腔体。一般的“内腔速调管”的剖视图示于图1。使用者还要参阅制造厂的详细说明书。功率报荡速调管亦利用同样的互作用方式，不过振荡是由反馈来建立。2一般注意事项
2.1总则
由于加在大功率速调管上的电压很高，必须遵守国家和本部门制订的关于射频和X辐射、高压、高功率以及其他危及人体安全的各项操作规程。必须知道大功率速调管所产生的X射线比典型的工业用X射线管要强许多倍，因而如对制造厂规定的注意事项疏忽，或者偶而把×射线屏蔽装置的某一部分遗漏都能导致对操作者的直接的和持久的危害。这种危害是隐蔽的，因为×射线看不见也摸不着。同时也必需切实保证连锁装置、接地电路、屏蔽装置与监视程序正确无误。
因为大功率速调管以及它的磁系统与冷却装置是很庞大的，故应严格遵守制造厂的有关装卸、包装与贮存的说明书。某些速调管具有氧化铍陶瓷窗，禁止用磨料去清洁它。因为当吸人，咽下或污染创口时，氧化铍粉尘会引起中毒。高功率速调管在工作时通常把管体接地，这样操作者就不会受到微波传输线上高压的危险。此时阴极带负电位，必须把所有与灯丝及控制元件有关的电路对高压妥善绝缘。
注意事项：
高功率速调管输出的功率望相当大，必须紧固所有的微波连接端，以避免引起使测盘不准及危及人身安全的辐射。水负载应审慎的安装，以避免出现水潴留现象这种潴留区能变成蒸汽而造成事故。注：还必须按照下述IEC中所包安全规定：第2151标准：无线电发射设备的安全要求。第1部分一要求（1966年第一版）。
第215-2标准：
无线电发射设备的安全要求。第2部分试验方法（1967年第版）。
第6标：使用市电的家用电子设备及有关设备的安全要求（1972年第三版）。
第284标准：关于电子设备可能出现危险性方面的操作规程（1968年第版）。
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2。2测量时的注意事项
大功率器件的电子注能量很大，以致于当它轰击那些没有经过严格耐热设计的构件表面时可轻易的把它们熔化。所以在未达到规定的聚焦条件前不应把电子注电源加到速调管上。上述聚焦条件将使管子获得最佳性能，并把电子注引导到设计得能承受它的那些构件上去。
在测量小信号增益或饱和功率时，用使电子注散焦的办法来避免危险，并注意遵守制造厂说明书中涉及的测量规程。在测盘过程中要确保电极耗散不超过允许值。应当采用适当的闭锁装置来保护速调管，使之避免不良的工作状态。冷却系统或加压系统不工作，或所有各聚焦电位或聚焦场未妥善的加上，或没有把正确的负载连接到输出端时就不能加上电子注电压。额定的最大失配不能超过，否则将带来各种危险。使用者要认真了解制造厂家说明书中电压与电流操作的有关章节。因为设计于高功率运用的速调管的一些部分能吸收大量的能量，故在加电子注电源时要连续不断的冷却。由于保护电路中断及电源发生故障，因此，有必要在加压力的状态下贮存冷却液。多数的冷却液在凝固时会膨胀，在设备闲置不用时，要排干冷却系统中的液体。
由于电子注中存在谐波可能导致虚假的调谐，故凡用作速调管调谐指示的功率指示器应只显示基波能盘，可用低通滤波器来做到这一点。建议经常重调聚焦，以使电子注不去轰击那些不是用来接受大量电子的表面。不良的聚焦会引起低的效率、管内零件的熔化、过量的或是不器的×辐射。大功率速调管的设备应装有X辐射检测器。以便在当调谐不良或偶而遗漏了规定的序蔽部分时发现过量的X辐射。这时候就要关闭系统直到查明原因并排除故障。3般测试条件
3.1电离计
在包装时要把速调管上的电离计连接到包装箱上的接线端，这样便能在速调管保持包装完整的状态下按制造厂的说明书进行真空度的监视。3.2装卸
轴套封接处、波导输出端与阴极座上的保护性屏蔽物要保持到安装前的最后时刻才能除去。从包装箱中取出管子时应遵守制造厂的说明书。这类说明书上一般都指明了从包装箱中取出管子的合理吊装点。也只有制造厂指定的地方能承受管子的重量。
3.3安装
速调管往测盘设备上安装以前，如果使用接插件应检查其电气与机械的适应性。如果有阴极油箱应检查是否有足够的耐压间隙，油位，以及油是否已经被水污染或变质。只能使用制造厂指定的油，并必须除去油中的气泡。*3*
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因为周期性的电场在油中能够形成驻没从而产生气泡，需要在油槽内设置缓冲应按制造厂的要求选择安装位置与支承点，不要过分紧固波导祛兰。速调管安装好以后，完善冷却系统磁场系统，并且检查之。需设法防止邻近物体漏泄磁场影响管子性能。3。4外腔
如果测盘需要外腔时，只能使用制造厂指定的标准的腔体与附件。3.5电极电压与电流
为使测邀准确起见，加到速调管上的直流电位的波纹系数不应比规范大。电位要按规定的次序和延迟时间逐步加上。3.6X辐射危害
见本标准中的2和SJ/Z9008.2（IEC285-2）中的4·2条。3。7射频激励条件
微波放大器的激励源应按放大器的性能来选择。激励源的功率与频率应能平滑和连续的调节。激励源要去耦，使速调管在调谐时对它没有本质上的影响。激励系统要包括人射与反射功率指示仪表以及适当的滤波器，以避免测照中有任何谐波能量。3.8起动条件
应当严格地依照制造厂的说明来起动速调管。说明至少要包括下列各项：（a）在所有其他电极尚未加上电位以前，首先接上电离计，并使它工作一段时间，直到真空度达到要求，然后方能加上各极电位。（b）使冷却回路运转。
（c）加灯丝功率。
（d）如果速调管不配备永磁聚焦系统，应当立即加上聚焦磁场，而且在经过一定的热漂移时间以后把磁场调节到指定的水平上。（。）经过规定的预热时间后，就可按规定的办法来接通电子注。一般都是在75%的高压下，使速调管无激励的工作，并把聚焦重新调节到最小的截获率。（f）保证X辐射不超过容许的水平，如果检测装置显示辐射过应重新调谐或再附加屏蔽。
（多）说明书中应特别指明在满电子注功率时是否允许不加激励。如果允许而且速调管也不起弧，以不发生持续电弧的速率增加电子注的输人直到满功率额定值。然后进行第（h）项步骤。如不允许则按第8·9调谐条件进行。（h）重新校核辐射及电子注通过率，如果有必要再次调节聚焦，按第3·9进行。
3。9调谐条件（窄带运用）
通带制造厂应提供调谐说明，它至少应当包括下列各项：（a）把倒数第二腔的谐搬频率调节到比激励频率销高一些。*1*
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（b）按第8，8中的（）和（h）项的步骤使速调管工作并加上比标称值低6分贝的激励功率。
（c）调节输人腔使反射最小。
（d）调节聚焦取得最大输出功率，同时校核辐射与注通过率。（。）除倒数第二腔外依次调节的其他各腔取得最大输出功率。（f）重调聚焦取得最大输出功率，并检查辐射与注通过率。（名）调谐倒数第二腔取得最大输出功率并再向高频方向稍为失谐一些，检查聚焦与辐射。
（h）加上全部激励功率和注功率，重复cf项的步骤，交替地调谐输出腔和调节负载直到获得最大功率。（i）调节倒数第二腔取得最大功率。（i）按要求重新调谐每-个腔，取得最大输出功率，同时重调聚焦。最后检查辐射水平。
4射频测量
4.1激励
见SJ/Z9008.2（IEC285-2）中的4条。注意事项，
在进行这项测量时重要的是要参阅制造厂的说明书，以决定在没有射频邀励的情况下电子柱能否在适当的频率土工作。4.1.1激励功率或有效激励功率
见SJ/Z9008.2（IEC235-5）中的14·2条。4.1.2反射功率或输人电压驻波比见SJ/Z9008.2（IEC285—2）中的17-1·8条。4.2输出功率
见本标准中的图2和SJ/Z9008.2（IEC285-2）中的5·8条。注意事项：
见4·1条。
4.3调谐
见SJ/Z9008.2（IEC285-2）中的18条。注：速调暂应在指定条件下工作（如果需要亦包括激频率的扫描），以证明在调谐范图内速调管能相应调节各规定的频率，并达到要求的性能。4.3。1调谐器的停止力矩或力
SJ/Z9008.2（IEC285--2）中的18.10条。#5*
注意事项：
小心地避免制动反冲力。
4.4功率稳定性
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见SJ/Z9008.2（IEC285—2）中的20·4条。注，在加热过程中由于长结构的热胀，对调谐可能产生解时的非质现性，故这项测试是必婴的，4.5失配稳定性
见SJ/Z9008.2（IEC285-2）中的208条。注意事项，
（）电压驻波比不应超过最大容许值，以免损坏速调管。（b）失配器件的位翼应当选置于不致因在失配器件附近波导内的本地射频场或者谐波而产生不希阅有的影响的地方，同时为了防止产生长线效应，离开速调管的距离也不要太远。
4.6振荡器测量
4.6.1频率温度系数
见SJ/Z9008.2（IEC285-2）中的7.8条。4.6.2寄生报荡
见SJ/Z9008.2（IEC285-2）中的11条。4.6。3频谱（脉冲振荡管）
4。7放大器测量
4.7.1有效功率增益
见SJ/Z9008.2（IEC285—2）中的14·2条。4.7。2小信号增益
见SJ/Z9008.2（IEC285-2）中的14-8条。4。7.3饱和增益
见SJ/Z9008.2（IEC235-2）中的16·2条。注意事项：
（·）除非制造厂家说明书特许，不应调节到最大小信号增益（同步增益）。（b）信号源的谐波分最应小到可以忽略，并且要有良好的匹配，以避免由输人线产生的谱波功率的反射。
（）滤波器应当对谐波功率毫无反射，而且尽盘全部吸收。4.7.4瞬时带宽
见图8和SJ/Z9008.2（IEC285-2）中的15·1条。*6
注意事项：
（a）在扫频区间内有效激励功率的波动不应超过规定值（通带为土0.5dB）。（b）扫频频率应比管子和比例放大器的带宽低得多，而高到足以排除任何热漂移的影响。
（c）定向耦合器和检波器的特性在扫频区间内应是匹配的。4.7。5电压或电流的相位灵敏度见SJ/Z9008.2（IEC285-2）中的19条。4.7.6
6请波输出功率
见SJ/Z9008.2（IEC285—2）
中的16·8条。
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信号发生器
扫描信号发生器
定向耦合器
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被测管
潜波器
功率测盈器
定向据合器
滤波器
功率测证器
输出功率测量电路方块图
定向耦合器
检波器
被测管
定向耦合器
检波器
比率故大器
示波器
测量增益随频率变化的电路方块图负载
匹配负载
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