【电子行业标准(SJ)】 微波电子管电性能的测试 第９部分：正交场放大管

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9部分：正交场放大管
Measurement ofthe electrical properties ofmicrowave lubes
Part9,Crossed-field amplifier tubes1范圈
SJ/Z9008.8-87
IEC235—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场放大管有好多种，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理论
2.1正交场相互作用
在忽略空间电荷力的交叉场中，电子的运动方向垂直于所加场矢量，其速度量值等于两个场的比值（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）。当这个速度与传播于阳极电路上的某一次空间谐波同步时，将出现能量转换。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电荷的状态中，电路波和电子注两者的速度都将有所变更，因此，需要更高的电压来维持正带工作。
2。2正交场放大管
微波管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。
（）电子注由电子枪注入，或由发射底极产生，或是这两者的组合。对于底极来讲，可以用一一个单独的加热源，也可以不用。（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，前向波管较之返波管，具有较大的带宽和较低的效率。2.3注入式电子注管
中华人民共和国电子工业部1987-09—14批准*1*
SJ/Z9008.8--87
采用薄电子注的注人式电子注器件，通常是一种高阻抗的管子。这种电子注结构允许采用电路截断的措施，因而实际增益可达到80dB。设计成与前向波相互作用的管子，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频功率。有时可以采用一个处于或接近于阴极电位的收集极，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量。2.4发射底极管
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18至20dB之间。设计成与前向波相互作用的管子，一般效率较低，但带宽较宽。如使电子注在输人端处重人相互作用空间，可以提高效率。这样就成为一个重入式电子注器件。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；如果电子注宽度超过了射频脉冲，就可能产生不希望有的信号，或者可能损坏管子。有一些冷底极的脉冲正交场放大管采用了直流电子注电压。电子注可以是重入的或非重入的，在足够强的射频激励下，由底极发射的二次电子所形成。当不存在足够强的射频热励时，即使仍然加有同步电压，电子流和放大作用就消失和终止。重人或非重人的电子注，在射频激励时由底极发射的二次电子所形成。在一定的射频激励范围之内，可以得到良好的工作状态。当激励很弱，二次发射可能不足以提供自效的放大作用。当激励很强，则可能出现不希望的寄存式。在那些为了提高效率而采用具有内部反馈作用的重入式电子注管中，当去掉激励功率后，由于重入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一个非截获电极（称为熄弧电极），正常工作时它并不截获电子，是任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非川，无须阴极调制就可去除电子流。3般注意事项
（a）关于大功率管的注意事项除工EC235一2第一章中的规定外，还有下列各项：
必须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。冷知和加压系统必须正常工作，必须适当地加上-切需要的激励功率和聚焦电压或场，以及在输出端必须接上合适的负载，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，建议使用者参阅制造厂的说明书。在这类高功率器件中，如果电子流轰击了非特为设计承受热量的电极表面，电子注的密度足以使结构融化。因*2
SJ/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。正交场放大管的电子注阻抗较低，且相互作用空间的面积也较大，致使管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，并要有保护管子的措施，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，在其部分结构上要吸收大量的功率，当电子注功率中断后，必须继续进行冷却，甚至于在保护线路或功率源发生故障便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，如有谐波存在将导致错误的测量数据。通常可以采用低通滤波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，必须仔细阅读制造的有关溯盘步骤的说明书。
（f）在测量过程中，必须注意电极的耗散不得超过允许的鼠值。（g）对于工作电压超过15kV的管子，必须监视设备中的X射线强度。如果观察到过量的X辐射，可能是因为所建议的屏蔽装置中有一部分被遗漏了，或者是管子运用不适当。无论是上述那种情况，都应立即关闭系统，直到找到和消除了有关的因素。
3.1电离计
当包装带有电离计管的正交场放大管时，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，都应维持在其原有位置。将正交场管从箱中取出时，应遵照制造厂的说明书。
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，必须支撑在制造厂所指定的表面上。
3.3安装
正交场放大管安装在测试设备中之前，如果使用管座的话，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，应检查是否具有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*
SJ/Z9008.8-87
注，对于再有永久碰铁的包装式智子，安装时位生的二其应超禁战性的，安放管于应续带磁性的工作台：
3.4电极电压
为了保证测试的精确度，管子所加直流电压的波纹系数不应大于指定的数值，通常为0.1%。各电压应规定先后次序，并注意所规定的必要的时间延运加到音子上。
3.5工作条件
（1）在给管子加上任何电压之前，使所备有的电离计管工作一段规宽的时间。只有在达到良好的真空度之后，才允许加上其它电极电压。（2）启动冷却系统。
（3）按要求加上灯丝功率。
（4）如果管子不具备永久磁铁聚焦，则应将聚焦磁场按所要求的极性*立即加上，在其后发生任何热漂移的过程中，应该进行微调，使磁场维持在所指定的量值。
（5）当灯丝预热达到指定的时间延迟后，必须按制造厂所规定的方法，加上其它电压和射频激励。
3.6射频激励条件
微波放大管的激励源应根据所预期的放大管特性来选择。激梦功率与频率应法平滑和连续地调节。应有足够的去想，使激励源实际上不受反射功率的必响。激励系统中应有入射与反射功率的测最装置，并经过怡当的滤波，以免测出任何请波功率。
3，7“电子注一脉冲裁止”条件（发射底极管）大部分脉冲正交场放大简，只有当其电子流为控制极或阴极脉冲所调制，并且当此脉冲宽度完全包在射频微励脉冲（宽度）以内的况下，才能良好地工作。如果电子注脉，中宽度超过了射赖脉冲的宽度，就会出现不希望有的信号，者可能损坏管子。
有些脉冲正交场放大管应用流电子注电压，电子注可以是重人的或者非重人的。当存在足够强的射频激励时，电子注用底板发射的二次电子所形成。如没有足够的射频激励，即便加上了同步电压，电子流也将消失，放大现象也就终止。在那些为了提高效率而采用重入式电子注管中，当去除激励功率之后，电子流也不会消失，这是因为重入的电子足以激励起宽频带噪声振荡。因此，通常必须在结构上加一个非截获电极，它在正常运用状态下不截获电子，而刚好在电子再次进人之前能将它们捕获**。当高频脉冲终止之时，在这个电极上加上一个脉冲电，无须阴极调制即可截止电子流。*注：性场的方应该如此确定：使得电子在原先规定的方向上运动。如果使用了外加，磁铁或线，必须有正确的极性。
SJ/Z9008.8-87
3、8不希望的输出功率（注敢事项）确定：设备传输系统的截止频率低于慢波线的截止频率，或者在截止频率上传输系统是匹配的。
射频测试
4.1激励
在加上激励之前，除非制造厂另有规定，输出终端以及任何外接线路的终端部应该接上匹配的负载。
4。1.1激励功率（射频输入功率）除非另有规定，正交场放大管的输入功率应该是在基频上的有效功率，使用定向耦合器测量这个功率，在检波器之前必须接有基频带通波器。这些器件（包括微波滤波器）可用替代法校准。4。1，2不工作（或冷）反射系数或电压驻波比见SJ/Z9008.2（IEC285-2）中17·2条。4.1、3反向功率
在那些没有采用电路载断措施的正交场放大管中，产生于管子内部以及中负载反射回来的反向功率将出现于输人端处。除非这个反向功率限制在规定的最人值以下，否则它可能损坏系统元件。4.1.3。1测试条件
测试条件如同测量功率和增益所要求的一样。除此之外，还要求在放大留输入端接上隔离器和定向耦合器，以保证必要的澈励源去耦，和分隔反向功率，在输出端则须接上个可调的失配器。
如果要求使制反向功率的额率分析仪，则在功率测量系统中须有合适的、用料代祛法校准了的滤波器。
4.1.3.2测试
按图1给出的线路，将管子工作于规定的条件下，借助于定向耦合器和需波器测出反向功率。由可调失配器引人所规定的电压驻波比，调节其相位，以得到最大的反向功率。所得的就是反向功率最大值。4。2输出功率
见SJ/Z9008.2（IEC285-2）中16条。4.3控制极的放大系数下载标准就来标准下载网
在注人式电子注正交场放大管中采用的控制极一般具有较低放大系数，因而往往需要较高的截止偏压。
4.3。1测试条件
图2示出了测试所需的装置。除了控制极电压以外，采用输出功率测试的一般条件。
4.3.2测试
SJ/Z9008.8-87
将管子与具有适当灵敏度的功率计相接，如图2所示，且工作于测量输出功率所要求的条件之下，所不同的是：调节控制极电压，使输出功率低于额定数值，再调节电压将功率提高到测试所规定的量值。测控制极电压，且用电子注加速极电压除以控制极电压的商得到放大系数。或者是，将一个规定值的控制极电压加到管子上，然后测氧输出功率。注意事项：
因为参考功率电平一般低于管子容量，测试时必须防止损坏量仪器。4.4娘弧电压
当射频激励脉冲刚好终止，在熄弧电极上加上熄弧电压，可以在剩余电子正要再次进人相互作用空间之前，将它们截获，从而使阳极电流截止。因此，用来降低工作效率的激励终止后的自激振荡或噪声现象，就可消除。4.4.1测试条件
图1给出了测试所需装置。可以使用测量输出功率的一般条件。4.4.2测试
将管子如图1所示那样连接，工作于规定的条件下，测量在下述情况下所需的熄弧电极偏压和脉冲熄弧电压：（a）熄弧电极电流和耗散的量值在极限范围以内，和（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管，在没有射频激励时，是不稳定的。进行测试之前参考制造厂的建议。
4。5.1增益
将交叉场放大管工作于所有规定条件下，调节到最佳工作特性。测出输人与输出功率，以便计算增益。
45。2规定输出功率下的有效增益见SJ/Z9008.2（IEC285-2）中14.2条。4.5．3小信号增益
见SJ/Z9008.2（IEC285—2）中14·8条。4.5.4瞬时带宽
见SJ/Z9008.2（IEC286-2）中16·1条。4。5。5频谱（脉冲放大管）
除非另有规定，将管子工作在规定的条件下，并在允许最大的电压驻波比和最坏的相位条件下，使用射频频谱分析仪，对射频带宽和旁进行测量。4.5.5.1射频带宽
在规定的低于主瓣峰值的电平上，测最射频带宽。如果任何旁瓣高于所规定的*6*
9008.8-87
电平，它们应该包括在测盘范围之内。4.5.5.2旁瓣
旁的测应用主与最大旁瓣的功率比，或者两者之间的&B差值表示。注意事项：
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源。4.5。6增益线性
（在考虑中）
注：许多交叉场放大管，特别是采用发射底极的放大管，其射频激励殊冲的复演性是极为非线性的。参考制造厂的建议。
4.5。7偶然的相位跳动（脉冲放大管）（在考患中）
45.8调幅/调相转换系数
（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（IEC285-2）中19条。4.6规定可变参数的重调特性
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，测录规定的可变参量。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。随后恢复管子原有的工作条件，并度管子再达到热平衡状态。测出所规定可变参数的偏移。
注：这个测试是必要的，因为在预热过程中，慢被线与底极结构的热膨胀可能引起非重调特性的瞬时变化。
4.7失配稳定性
见SJ/Z9008.2（IEC235-2）中20·3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数（或电压驻波比）。如果在这种工作状态下，管子都能达到所要求的性能，则可以认为是合格的。
4.8噪声
见SJ/Z9008.2（IEC285—2）中第5章。4.9不希望的输出功率
见SJ/Z9008.2（IEC235—2）中4条。4。9.1有激励时不希望振荡的测试正交场放大管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（频率）范围内观察输出频谱，对所有非谐波信号，测盘其相对于载波功率的相对*7*
9008.8-87
2无激励时不希望振荡的测试
不希望有的自激振荡，特别是发生在无激励时的那些，往往出现于慢波系统或输出波导的截止频率上（在这两者频率中的较高的一种上），这是因为在截止频率上放大管增益和慢波线耦合阻抗十分高，导致起振电流较低。注意事项
确定传输系统的截止频率应低于慢波线的截止频率，或者在截止频率上传输系统应有良好的匹配。
注，许多频谱分析仪，在本地振荡的倍频与被测信号频率两者的和频和差频的频率上，为了从测试结果中排除“仪器寄生”的响应，有必要绘制出第10次谐波的数值。4.93交叉调制输出（非线性）
（在考中)
器妞盟
#号鲜
9008.8-87
9008.8--87
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。