42358

ЭЛЕКТРОННЫЕ И КВАНТОВЫЕ ПРИБОРЫ СВЧ

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Управление и контроль за ходом выполнения работы осуществляется с помощью выводимых на экран дисплея базового меню и меню отдельных этапов работы. Организация начального этапа выполнения работы Исполнимый модуль запускается средствами предусмотренными данной операционной системой после чего на экране дисплея появляется базовое меню. Выполнение работы начинается с набора и ввода номера соответствующего пункта базового меню которым на начальном этапе является номер 2 номер 1 используется для завершения работы в целом или ее...

Русский

2013-10-29

190 KB

3 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Самарский государственный азрокосмический университет

                               им. акад. С.П. Королева

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЛЕТНОГО КЛИСТРОНА

      Методические указания к лабораторной работе по курсу

           “ЭЛЕКТРОННЫЕ И КВАНТОВЫЕ ПРИБОРЫ СВЧ”

                                             Самара  2012

УДК 621.385.6

Излагается методика исследования характеристик пролетного клистрона и влияния режимов  работы на характеристики.  Поскольку исследования проводятся в рамках  электронной виртуальной лабораторной работы, последняя содержит значительное число виртуальных клистронов, у которых характеристики и диапазоны возможных режимов совпадают с их реально существующими аналогами, а также виртуальные средства производства контролируемых воздействий и измерений соответствующих результатов эксперимента. Для контроля и самоконтроля выполнения этапов эксперимента предусмотрены средства графического представления результатов измерений.

Составитель: С.А. Маркелов

Рецензенты:

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАБОТЕ

В работе используется исполнимый модуль L_EIKP2.exe,  разработанный в СГАУ и рассчитанный на применение операционных систем DOS  или WINDOWS. Управление и контроль за ходом выполнения работы осуществляется с помощью выводимых на экран дисплея базового меню и меню отдельных этапов работы. Программирование расчетно-моделирующей среды, в которой выполняется работа, проводилось на языке Turbo Pascal 7.0 с использованием стандартного для этого языка модуля GRAPH.  

.

  1.  Структура расчетно-моделирующей среды

     Расчетно-моделирующая среда позволяет студенту выполнять лабораторную работу с применением виртуального аналога технического объекта, а также производить обработку результатов проведенного эксперимента и построение графиков экспериментальных зависимостей.

      Для осуществления данных возможностей в структуру расчетно-моделирующей среды введены нижеперечисленные элементы.

  1.  Совокупность информационных экранов, содержащих задание на текущую лабораторную работу,  методические указания по ее выполнению, описания виртуальных аналогов технических объектов и другую справочную и диагностическую информацию.
  2.  Библиотеки моделей технических объектов.
  3.  Универсальное вычислительное ядро, производящее моделирование технических объектов в соответствии с их базовыми параметрами, выбранными студентом характеристиками рабочей точки  и величинами, варьируемыми в ходе проводимых студентом экспериментов.
  4.  Панель отображения результатов, которая позволяет выводить результаты расчетов и результаты эксперимента в виде графиков и таблиц.

2. Организация начального этапа выполнения работы

   Исполнимый модуль запускается средствами, предусмотренными данной операционной системой, после чего на экране дисплея появляется базовое меню.

   Выполнение   работы начинается с набора и ввода номера соответствующего пункта базового меню, которым на начальном этапе является номер 2 (номер 1 используется для завершения работы в целом или ее отдельных этапов).

    ******************************************************************

    *                    кафедра радиотехники и МДС                  *

    *                                                                *

    *              Исследование пролётного клистрона                 *

    *                                                                *

    *                   Лабораторная работа N2                       *

    *        по курсу "ЭЛЕКТРОННЫЕ И КВАНТОВЫЕ ПРИБОРЫ СВЧ"          *

    *                                                                *

    ******************************************************************

~~~~~~       Для выбора режима работы введите номер позиции

   ~~       расположенного ниже меню.

   ~~

   ~~                                  МЕНЮ

   ~~

   ~~         1: Завершение работы;       2: Методические указания;

   ~~         3: Ввод исходных данных;    4: Пролетный клистрон;

   ~~         5:                          6:

   ~~         7: Контрольные вопросы;     8: Список литературы.

   ~~         9: Вывод графиков на экран; 0: Сведения о программе.

   ~~

~~~~~~

       Рисунок 1.  Общий вид базового меню.

При этом на экран выводится текст методических указаний по выполнению работы. При чтении перелистывание текста проводится с использованием стрелок ВВЕРХ и ВНИЗ клавиатуры.

Далее приводится общий вид окна методических указаний…

                          ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Цель работы.

     В процессе выполнения настоящей работы формируется представление о

характерных значениях основных параметров пролётного клистрона, базовых функциональных зависимостях коэффициента усиления от напряжения, частоты и амплитуды входного сигнала.

Объект и способ исследования.

     Исследованию подлежит система рабочих характеристик  отечественных

и зарубежных клистронов, паспортные данные которых выводятся на дисплей, когда исследователь выбирает пункт меню 4.2 (Исследования.Настройка).

     Исследование проводится на численной нелинейной модели конкретного

клистрона, в основу которой положена система нелинейных дифференциальных уравнений второго  порядка.  Решение  системы выводится в рабочие файлы gr03.dat (зависимость коэффициента усиления по мощности от ускоряющего напряжения Ku=f(Uуск)),  gr02.dat (зависимость коэффициента усиления по мощности от частоты входного сигнала Ku=f(F)) и gr01.dat (зависимость (коэффициента усиления по мощности от мощности входного сигнала Ku=f(P).

     Содержимое файлов gr01, gr02, gr03  использует  программа  GRAFIK,

которая строит график кусочно-линейной аппроксимации содержимого файлов с результатами эксперимента,  поэтому недифференцируемые особенности на графике являются  графическими  дефектами.  Это  следует  учитывать при использовании в отчете экранных копий графиков.

     В случае проведения нескольких  однотипных исследований (например,

снятие амплитудной характеристики при разных напряжениях Uзам),  данные в рабочих файлах обновляются, поэтому, при желании, рабочие файлы нужно переписывать сразу после прекращения соответствующего эксперимента.

   После изучения методических указаний студент должен обратиться к преподавателю и получить номер варианта выполняемой работы. Этот номер студент вводит в окне базового меню с номером 3.

ВЫПОЛНЕНИЕ  РАБОТЫ

  Для  выполнения работы вызывается пункт 4 базового меню “Исследование пролетного клистрона”.

При этом появляется дополнительное меню.

Выход на базовое меню осуществляется выбором пункта 1 этого меню. Исследования начинаются  с  выбора позиции 2 меню 4.  При этом выводятся название и параметры исследуемой  лампы, которые студент записывает в черновик отчета.

После этого студент вводит номер исследуемой зависимости  и появляется окно ввода параметров рабочей точки, в котором по мере ввода данных появляются указания о типе вводимого данного.

После ввода всех требуемых параметров рабочей точки расчетно-моделирующая среда автоматически переходит в состояние, управляемое дополнительным меню 4 “Настройка и экспериментальные исследования” .

Здесь студент должен выбрать режим  исследования ранее предусмотренной зависимости и на экране появляется окно управления экспериментом.

Справа вверху  размещаются  измеряемые величины, устанавливаемые путем перемещения горизонтального курсора слева. Перемещая курсор и записывая показания  экспериментальных значений в черновик отчета, студент проводит исследование виртуального прибора.  После проведения эксперимента  можно посмотреть график

Рисунок 7.  График экспериментальной зависимости  K=f(U).

экспериментально полученной зависимости. Для этого необходимо  выйти в базовое меню и там выбрать пункт 9  “Вывод графиков на экран”.  Распечатка графиков не предусмотрена, но при желании можно сохранить образ экрана кнопкой PRINT_SCREEN клавиатуры и распечатать график любыми доступными средствами. Кроме того таблица этого графика сохраняется в файлах gr01.dat  (для  первой зависимости, выбранной с помощью окна  позиции меню 4.2 “Настройка режима” – см. рисунок 4) , gr02.dat (для второй зависимости) и gr03.dat (для третьей зависимости). Эти файлы содержат только таблицы значений, которые могут быть использованы для построения графиков пакетами Excel, Matlab и др.   

ПРИЛОЖЕНИЕ  А

А1.  Указания по выполнению работы (Окно 2 базового меню).

УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

    1. Для выполнения работы необходимо получить у преподавателя задание, определяющее характер исследования, и условный номер варианта работы

    2. В базовом (появляющимся первым) меню выбрать пункт 3 (Ввод исходных данных) и ввести условный номер варианта работы.

    3. В базовом (появляющимся  первым) меню выбрать пункт 4 (Пролетный клистрон) и выбрать в новом (текущем) меню пункт 2 (Настройка режима), где выводятся параметры исследуемого клистрона и вводится текущий тип эксперимента. В дальнейшем при каждом новом эксперименте нужно повторять настройку.

    4. После настройки в текущем меню выбирается пункт, соответствующий типу исследования.  При этом появляется  индикатор,  на котором  справа выводятся данные о значении  аргумента  и его  функции для  исследуемой зависимости. Значения аргумента и функции необходимо записать в протокол эксперимента.  Некоторые  комбинации  входных  величин могут  привести к срыву эксперимента (в реальной ситуации клистрон в этом случае выйдет из строя). Для возобновления исследования необходимо скорректировать входные величины и вновь провести эксперимент.

       После завершения эксперимента можно выбрать в текущем меню пункт под номером 1 для выхода в базовое меню и там выбрать пункт 9 для того, чтобы просмотреть график  полученной  зависимости.  Просмотрев  график, ввести любой символ, что приведет к выходу в базовое меню,  и повторить пункты 3,4 "УКАЗАНИЙ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ".

    5. Завершение работы производится выбором пункта 1 базового  меню.

    6. Дома необходимо написать отчет о выполнении работы,  содержащий:

       а) Титульный лист;

       b) Цель работы, объект исследования с указанием типа клистрона и его паспортных данных;

       с) результаты экспериментов и построенные по ним графики;

       d) выводы, содержащие характеристику зависимости и объяснение её характерных особенностей (например, какие процессы приводят к появлению экстремума или резкого изменения наклона ветви           графика).

А2.  Содержимое окна 7 базового меню  “Контрольные вопросы”.

                     Контрольные вопросы и задания

1.  Расскажите о конструкции  клистрона с распределённым взаимодействием  и назначении  отдельных  элементов его конструкции.

2.  Каков принцип действия замедляющей системы? Как связаны параметры

    замедляющей системы  клистрона с распределённыс взаимодействием

    (фазовая  скорость и сопротивление связи) c ее конструкцией?

3.  Каков принцип действия устройств ввода/вывода энергии в клистроне с

    распределённым взаимодействием?

4.  Каково  назначение,  устройство и принцип  действия  фокусирующей

    системы клистрона с распределённым взаимодействием?

5.  Расскажите о конструкции резонаторов пролётного клистрона.

6.  Каков принцип действия устройств ввода/вывода энергии в пролётном

    клистроне?

7.  Расскажите о конструкции  двухрезонаторного пролётного клистрона и

    назначении  отдельных  элементов его конструкции.

8.  Каков принцип действия двухрезонаторного пролётного клистрона ?

9.  Каков механизм влияния ускоряющего напряжения на уровень выходного

    сигнала при фиксированном уровне входного сигнала?

10.  Каков механизм влияния тока коллектора на коэффициент усиления

    клистрона с распределённым взаимодействием? Предполагается, что

    напряжение на замедляющей системе  постоянно, а ток коллектора

    изменяется с помощью управляющего электрода.

11.  Какие факторы ограничивают полосу рабочих частот пролётного

    клистрона?

12.  Нарисуйте зависимости коэффициента усиления от напряжения Uуск для

    трёх частот. Объясните причины различий в зависимостях.

13.  Нарисуйте зависимости коэффициента  усиления от частоты  для  трёх

    напряжений Uуск. Объясните причины различий в зависимостях.

14.  Каков характер зависимости коэффициента усиления от мощности

    входного сигнала? Объясните механизм влияния уровня входного сигнала

    на коэффициент усиления.

А3.  Содержимое окна 8 базового меню  “Список литературы”.

                        Список литературы

           a) Теория и принцип действия клистронов

1. Андрушко Л.М., Фёдоров Н.Д.  Электронные и квантовые приборы СВЧ.-

   М., Радио и связь, 1981

2. Воскобойник М.Ф., Черников А.М. Техника и приборы СВЧ. - М., Радио

   и связь, 1982

3. Минаев М.И. Радиопередающие устройства сверхвысоких частот.- Минск,

   Вышэйшая школа, 1978

           б) Устройство, принцип действия и электромагнитные процессы

              в направляющих системах и резонаторах

4. Вайнштейн Л.А., Солнцев В.А. Лекции по сверхвысокочастотной

   электронике. - М., Советское радио, 1973

5. Конструкции СВЧ устройств и экранов/ под ред. А.М. Чернушенко.-

   М., Радио и связь, 1983

6. Милованов О.С., Собенин Н.П. Техника сверхвысоких частот.-

   М., Атомиздат, 1980

7. Никольский В.В. Электродинамика и раcпространение радиоволн. -

   М., Наука, 1973


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51299. Использование Microsoft Office Visio в создании схем алгоритмов 247 KB
  MS Visio предлагает пользователям расширенный инструментарий для построения технических схем и бизнес - диаграмм любой сложности, позволяющий наглядно представлять имеющиеся решения, данные и системы, а также создавать проекты новых систем. MS Visio предоставляет возможность строить блок-схемы для визуального представления текущих процессов в организации, а также организационную структуру, сведения о сотрудниках и выполняемых проектах, планировку помещений и т.д.
51303. Описание деятельности по менеджменту качества и схема взаимодействия процессов СМК 60 KB
  Описание деятельности по менеджменту качества и схема взаимодействия процессов СМК В 2001 г. Для внедрения разработанной СМК перед ее сертификацией в течение двух месяцев были проведены внутренние проверки всех подразделений. Каждая проверка при проведении заключительного совещания превращалась в подведение итогов работы подразделения в действующей СМК. Последовательность и взаимодействие процессов СМК определено в бизнес модели компании а также дополнены соответствующими разделами в положениях подразделений и документации СМК.
51304. Компараторы 57.5 KB
  Требуется спроектировать двухразрядный компаратор на языке VHDL составить таблицу истинности спроектированного устройства показать логическую и техническую схемы и привести временную диаграмму с полученными результатами. Спроектировать двухразрядный компаратор имеющий два входа для чисел и один выход для результата сравнения. Цифровые компараторы выполняют сравнение двух чисел заданных в двоичном коде.
51305. Научиться составлять программы шифрования текста, основываясь на принципе взбивания 418 KB
  Ход работы Ознакомиться с теоретической частью данной работы. Составить алгоритм программы шифрования по принципу взбивания. Составить программу шифрования по соответствующему заданию.
51307. Шифраторы 82 KB
  Цель работы: изучение принципов построения дешифратора и шифратора путем осуществления следующих действий: составление таблицы истинности работы логического устройства; составление логического выражения в соответствии с составленной таблицей истинности и его минимизация; составление схемы электрической функциональной синтезируемого устройства в соответствии с составленным логическим выражением с помощью эмулятора; проверка работоспособности схемы по таблице истинности с помощью эмулятора; Шифратором называется устройство...