Реферат Техніка НВЧ

1. ЗАПРОВАДЖЕННЯ

1.1 Техніко-економічне обгрунтування проекту

Загальний кризовий стан всієї економіки нашої країни ще біль ши ступеня належить до техніки НВЧ, оскільки він переважно харчувалася військовими замовленнями. Тож у час основним завданням цій галузі техніки є розвиток застосувань їх у мирних цілях. Ці застосування може бути пов'язані з переробкою інформації (телебачення, зв'язок, нові напрями у медицині та біології) і з перетворенням енергії (прискорювачі заряджених частинок, нагрівання плазми, діелектриків, перетворення сонячної енергії). Найважливішим зараз є застосування, створені задля розвиток нових технологій і нових виробництв. Це насамперед стосується використання НВЧ для нагріву діелектриків у різних цілях.

Найбільш широка сферу застосування техніки НВЧ - її исполь зование в побутових цілях, наприклад виробництво магнетронов для побутових мікрохвильових печей. Однак у області іноземні фірми пішли далеко уперед і без серйозних вкладень наша промыш ленность зможе із нею конкурувати.

У умовах доцільніше представляється розвиток технологічних застосувань потужніших приладів НВЧ (більш кВт), у створенні й виробництві яких Україна займає передові позиції. Для різноманітних технологічних процесів (сушіння, размо раживания, вулканізації, пастеризації, спечення, руйнації твердих речовин, випалу і багатьох інших) потрібно потужність від одиниць до сотень кіловатів на безупинному режимі. Застосування мікрохвиль позво ляет оптимізувати технологічний процес, досягти високого ка чества продукту при мінімальних енерговитратах і меншою металлоем кістки технологічного устрою. Використання електроенергії дозволяє доцільно і ефективно витрачати природні енергоресурси (газ, нафту, вугілля), не завдаючи додаткового екологічного шкоди. Найбільш економічно застосування більш короткохвильового діапазону, оскільки потужність, що виділятимуться при нагріванні диэлектрика пропорційна частоті.

Специфічним вимогою до приладам для промислового застосування відповідають потужні магнетроны безперервного дії. Пропорції відносно дешеві, мають високим ККД, порівняй тельно прості в експлуатації і стійкі до змін погодження з навантаженням. Однак у короткохвильовому діапазоні (12.5см) і за потужно стях понад 1кВТ вони мають ряд недоліків, обумовлених особливістю його роботи. У згаданому діапазоні довжин хвиль не випускають магнетроны потужністю понад 10 кВт. Обмеження за проектною потужністю в магне тронах пов'язані про те, що втрати виділяються безпосередньо на аноді і катоді, що утворюють простір взаємодії. Розміри простору взаємодії обмежені довжиною хвиль. У результаті зворотної бомбардування катода скорочується термін їхньої служби приладу. При потужностях понад 1кВТ необхідно водне охолодження. Це створює незручності в експлуатації і скорочує термін їхньої служби через вихід з експлуатації каналів охолодження.

У зв'язку з зазначеним недоліком магнетронов для технологиче ских цілей стали розробляти многорезонаторные клістрони. У кли стронов подовжній розмір колектора не пов'язані з довжиною хвиль. Тому, за потужностях до 10 кВт можна використовувати повітряний охолодження. Застосування повітряного охолодження краще також у про те, що гаряче повітря використовується для дополнитель ного підігріву продукту. Розроблювані клістрони мають потужність 25-50 кВт при КПД=45-50% буде в діапазоні 2450 МГц [1]. Найбільші успіхи були досягнуті у створенні многолучевых клистронов . Клистроны , розроблені вітчизняної промисловістю дозволили досягти великих б у зниженні ускоряющего напруження і вартості. У порівняні з магнетронами многолучевые клістрони дозволяють значно повели чить довговічність і вихідну потужність в короткохвильовому діапазоні (12.5см) за ті самі, як і в магнетронов, величинах ККД і напругах. Але навіть многолучевые многорезонаторные клістрони поступаються магнетронам за габаритами, вазі, вартості. Ці недоліки пов'язані з велику кількість резонаторів. Багато в чому кількість резонаторів визначається прагненням отримати великі значення коефіцієнта посилення і шпальти, а разі автогенератора їх кількість то, можливо зменшено.

Для технологічних цілей можливо застосування автогенерато рів замість підсилювачів. У цьому вимоги смуги і цілком посилення отпа дають і невдовзі стає доцільною розробка автогенераторных кли стронов малим числом резонаторів та очі великою ККД. Також автогенера тори дитини будуть позбавлені згаданих недоліків проти магнетро нами, а зазначені вище переваги клистронов тоді яскравіше виявляються. Проте випущені досі одне- і двухрезонаторные клістрони мають у своєму кращому разі ККД близько тридцяти%, а зазвичай значно нижчі від.

У зв'язку з сказаним виникає завдання замінити застосовуваний у багаторезонаторних клистронах процес перетворення постійного електричного струму в перемінний з допомогою каскадного групування іншим ефективним процесом, які потребують великої кількості резонаторів.

Ефективне группирование може статися внаслідок взаємодії електронів з полем резонатора на великих кутках польоту і великих амплітудах напруги. У цьому замість значної частини резонаторів можна використовувати усього дві і навіть один резонатор, що дозволяє знизити габарити, масу чуток і вартість приладів.

До цього часу відсутні відомості про створенні хоча б експериментальних приладів, використовують довгі простору взаємодії резонаторах. Для таких приладів, спеціалісти кафедри електронних приладів у перебігу останніх, було проведено розрахунок і аналіз електронних процесів на великих кутках прольоту.

Основне завдання цих робіт полягає у підвищенні приблизно двічі (на 25-30%) ККД однорезонатарных і двухрезонаторных клистронов і доведення ККД приблизно до 60%.

Відповідно до сказаним визначаються такі основні етапи справжньої роботи:

Проведення аналітичного огляду по опублікованим роботам і проведених кафедрі електронних приладів.

Ознайомлення з методами розрахунку електронних електродинамічних процесів, внесення уточнень під час виборів обчислювальних параметрів та розвитку цих методів у зв'язки України із виникаючими завданнями.

Розрахунок і аналіз електронних процесів, що основним завданням проекту.

Розгляд принципів побудови генераторів і эскизное проектування приладу.

За сучасних умов розробка нових приладів має проводитися із використанням максимальної числа вже розроблених вузлів і деталей, тому проектування приладу ведеться з урахуванням розробленої до НДІ "Исток" многолучевой электронно-оптической системи. Останні обставина визначило дані проектованого приладу. Подводимая потужність визначається параметрами двадцатичетырехлучевой ЭОС з микропервеансом одного променя Рм=0.3 мкА/В3/2 і напругою U0=8 кВ, Р0=41 кВт. Оскільки загальний ККД щонайменше 55% вихідна потужність становить 22-25 кВт. Діаметр пролетного каналу 3.5 мм, коефіцієнт заповнення 0.6 при ідеалізованих умовах перетворюється на пролетном каналі. Розрахунок проводився на частоті 2450 МГц.

Дипломний проект носить суто дослідницький характер, тому кількісно визначити економічний ефект неможливо.

2. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

2.1. Взаємодія електронного потоку з вхідним резонатором.

Ефективність взаємодії електронів з полем зазору резонатора прийнято характеризувати коефіцієнтом електронного взаємодії M:

 де q - кут прольоту електронів у вхідному зазорі.

На цьому висловлювання слід, що краще взаємодія відбуватиметься при q близький до нулю. Розгляд процесів з погляду здійснення приладу загалом призводить до висновку, що бажано отримання максимального величини М2r, де - характеристичний опір резонатора. Майже у всіх приладах, у яких відбувається взаємодія електронів з полем зазору, використовуються кути прольоту q1

Схожі реферати:

Навігація