拓頻式自動頻率控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種拓頻式自動頻率控制系統，解決了微波鎖頻采樣多值性、頻率控制范圍小的問題。它包括依次連接的電離室、計量系統、區域判別器、功率放大器、直流電機驅動器、磁控管以及四端環流器；定向耦合器依次連接有衰減器、混頻橋、儀表放大器、電壓保持器以及電壓放大器；功率放大器還連接有工控機和自動頻率偏差表頭；四端環流器與加速管之間連接有波導窗，在波導窗與加速管之間的管道上連接有鈦泵。本實用新型的拓頻式自動頻率控制系統，通過電離室、計量系統、區域判別器、功率放大器、直流電機驅動器、磁控管以及四端環流器等的配合使用，能夠消除微波鎖頻采樣多值性、頻率控制范圍大，減小了中斷保護出現的概率。
【專利說明】
拓頻式自動頻率控制系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種頻率控制系統，具體說的是一種結構簡單、能夠消除微波鎖頻采樣多值性、頻率控制范圍大的拓頻式自動頻率控制系統。
【背景技術】
[0002]拓頻式自動頻率控制系統主要用于協調微波源與加速管的工作狀態，使加速器穩定產生最大的輸出計量，這是影響電子直線加速器性能的關鍵技術之一。相較于一般的自動頻率控制系統具有功能更為廣泛的頻率適應范圍。
[0003]該產品還可應用于需要脈沖調制系統的產品，如:雷達、工業加速器等。已有的計量控制系統主要主要有兩種，一是直接采樣計量來控制磁控管調諧器(計量反饋自動穩頻系統)；二是采樣加速能量來控制磁控管調諧器(微波鎖相自動頻率控制系統)。
[0004]計量反饋自動穩頻系統可直接采樣計量，這個方案的好處在于可以一定程度的減小電子槍電流和加速能量的累積誤差;但由于計量受控于兩個方面，一是電子槍電流，二是加速能量，不能直接反應微波通道或束流負載的工作情況，不符合模塊化設計原則，而且增加了控制的成本和增加了維修的判斷難度。所以基本上采用微波鎖相自動頻率控制系統。
[0005]微波鎖相自動頻率控制系統因加速能量不能直接采樣，是根據參數傳遞方式間接采樣。其參數傳遞方式為:相位差一〉頻率一〉加速能量。已有的自動頻率控制系統缺點主要有:一、控制頻率范圍很小，只有± 10Hz，超過這個范圍控制系統容易失效;二、在系統出現不影響設備功能的瞬態變化(跳頻)，會出現中斷保護;磁控管或速調管使用壽命中后期，頻繁出現中斷保護;三、每次調試、開機需手動調節零點，精度難以保證。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在于:提供一種結構簡單、能夠消除微波鎖頻采樣多值性、頻率控制范圍大的拓頻式自動頻率控制系統。
[0007]本實用新型通過下述技術方案實現:包括依次連接的電離室、計量系統、控制柜、直流電機驅動器、磁控管以及四端環流器;所述的四端環流器的四端分別連接磁控管、干負載、水負載以及加速管，所述的水負載中設置有定向耦合器，該定向耦合器依次連接有衰減器以及混頻橋;所述的混頻橋與控制柜之間依次連接有衰減器和檢波二極管;所述的控制柜還連接有工控機和自動頻率偏差表頭;所述的磁控管和四端環流器之間依次連接有方圓轉換器和彎波導，在該彎波導中設置有定向耦合器，該定向耦合器和混頻橋之間依次連接有延遲線圈和可變衰減器;所述的四端環流器與加速管之間連接有波導窗，在波導窗與加速管之間的管道上連接有鈦栗。
[0008]所述的控制柜包括依次連接的儀表放大器、電壓保持器以及電壓放大器、區域判別器以及功率放大器，該功率放大器與直流電機驅動器連接;所述的計量系統與區域判別器連接，所述的檢波二極管與儀表放大器連接。
[0009]所述的區域判別器與功率放大器之間并聯有頻率搜索模塊和頻率自控模塊，所述的功率放大器與工控機和自動頻率偏差表頭連接。
[0010]所述的延遲線圈和可變衰減器之間還連接有可變延遲線圈。
[0011 ]所述的計量系統包括計量儀表放大器和計量積分器。
[0012]所述的四端環流器與波導窗之間設置有軟波導。
[0013]本實用新型與現有技術相比，具有以下優點及有益效果:
[0014](I)本實用新型的拓頻式自動頻率控制系統，通過電離室、計量系統、區域判別器、功率放大器、直流電機驅動器、磁控管以及四端環流器等的配合使用，能夠消除微波鎖頻采樣多值性、頻率控制范圍大，減小了中斷保護出現的概率，而且具有結構簡單、成本低廉的特點。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的拓頻式自動頻率控制系統的一種結構示意圖；
[0016]圖2為本實用新型的拓頻式自動頻率控制系統的控制曲線的一種示意圖；
[0017]圖中，I一電離室，2—計量系統，3—計量積分器，4一計量儀表放大器，5—區域判別器，6—頻率搜索模塊，7—頻率自控模塊，8—功率放大器，9 一工控機，10—自動頻率偏差表頭，11一直流電機驅動器，12—磁控管，13—方圓轉換器，14 一彎波導，15—定向耦合器，16—四端環流器，17一干負載，18一水負載，19一加速管，20一軟波導，21 —波導窗，22一欽栗，23 一發減器，24 一混頻橋，25 一檢波二極管，26 一儀表放大器，27 一電壓保持器，28 一電壓放大器，29—控制柜，30—延遲線圈，31 —可變延遲線圈，32—可變；S減器。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本實用新型進行進一步的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0019]實施例1:
[0020]如圖1、圖2所示，本實用新型的包括依次連接的電離室1、計量系統2、控制柜29、直流電機驅動器11、磁控管12以及四端環流器16;所述的四端環流器16的四端分別連接磁控管12、干負載17、水負載18以及加速管19，所述的水負載18中設置有定向耦合器15，該定向耦合器15依次連接有衰減器23以及混頻橋24;所述的混頻橋24與控制柜29之間依次連接有衰減器23和檢波二極管25;所述的控制柜29還連接有工控機9和自動頻率偏差表頭10;所述的磁控管12和四端環流器16之間依次連接有方圓轉換器13和彎波導14，在該彎波導14中設置有定向耦合器15，該定向耦合器15和混頻橋24之間依次連接有延遲線圈30和可變衰減器32;所述的四端環流器16與加速管19之間連接有波導窗21，在波導窗21與加速管19之間的管道上連接有鈦栗22。
[0021]所述的控制柜29包括依次連接的儀表放大器26、電壓保持器27以及電壓放大器28、區域判別器5以及功率放大器8，該功率放大8器與直流電機驅動器11連接;所述的計量系統2與區域判別器5連接，所述的檢波二極管25與儀表放大器26連接。
[0022 ]所述的區域判別器5與功率放大器8之間并聯有頻率搜索模塊6和頻率自控模塊7，所述的功率放大器8與工控機9和自動頻率偏差表頭10連接。
[0023]本實用新型的拓頻式自動頻率控制系統，通過電離室1、計量系統2、區域判別器5、功率放大器8、直流電機驅動器11、磁控管12以及四端環流器16等的配合使用，能夠消除微波鎖頻采樣多值性、頻率控制范圍大，減小了中斷保護出現的概率，而且具有結構簡單、成本低廉的特點。引入Pa/Po—δ曲線，如圖2，當在兩個奇點之內時，Pa/Po較大，兩個奇點之外時，Pa/Po較小，且有明確分界。引入Pa/Po變量后可得到:
[0024]A區:Ve恒為負，Pa/Po<KD(KD為A區和B區交界時的Pa/Po值)。
[0025]B區:Ve可正可負，Pa/Po彡(Kd or Ku)理論上KD=Ku。
[0026]C區:Ve恒為正,Pa/PKKMKu為B區和C區交界時的Pa/Po值)。
[0027]當在A區和C區時，調整磁控管12的頻率向O點移動，使之回到B區，然后再啟動一般的微波鎖相自動頻率控制系統就能消除S的多值性造成的影響。值得注意的是定向耦合器15的主要功能是完成前向和反射波的采集(頻率信號)，混頻橋24和定向耦合器15之間器件(衰減器23、延遲線圈30以及32可變衰減器)的主要作用是完成前向和反射波的比較變換。混頻橋24的主要作用是進行前向和反射波的加和減(把頻率偏移轉換為相位差δ)。所述的檢波二極管25的主要作用是實現微波到直流信號的變換(把相位差轉換為直流信號Ve3)所述的儀表放大器26以及計量儀表放大器4的主要所用是精密放大誤差信號。所述的電壓保持器27的主要作用是同步微波脈沖。所述的電壓放大器28的主要作用是放大信號。所述的電離室I和計量系統2的主要作用是采集和處理計量信號(Pa/Po)。所述的區域判別器5的主要作用是鑒別控制所處區域(A、B、C)。所述的頻率搜索模塊6的主要是指Δ f彡土 10KHz時的控制模塊(A、C區域控制模塊)。頻率自控模塊7主要是指△ f < ± 10KHz時的控制模塊(B區域控制模塊)。所述的直流電機驅動器11的主要作用是把誤差信號轉換為直流電機驅動信號。
[0028]實施例2:
[0029]作為優選的，所述的延遲線圈30和可變衰減器32之間還連接有可變延遲線圈31，提高了比較變換的精度。
[0030]實施例3:
[0031]作為優選的，所述的計量系統2包括計量儀表放大器4和計量積分器3，能夠精密地放大信號。
[0032]實施例4:
[0033]作為優選的，所述的四端環流器16與波導窗21之間設置有軟波導20，可以方便進行微調，進一步提尚控制的精度和準確性。
[0034]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.拓頻式自動頻率控制系統，其特征在于:包括依次連接的電離室(I)、計量系統(2 )、控制柜(29)、直流電機驅動器(11)、磁控管(12)以及四端環流器(16);所述的四端環流器(16)的四端分別連接磁控管(12)、干負載(17)、水負載(18)以及加速管(19)，所述的水負載(18)中設置有定向耦合器(15)，該定向耦合器(15)依次連接有衰減器(23)以及混頻橋(24);所述的混頻橋(24)與控制柜(29)之間依次連接有衰減器(23)和檢波二極管(25);所述的控制柜(29)還連接有工控機(9)和自動頻率偏差表頭(10);所述的磁控管(12)和四端環流器(16)之間依次連接有方圓轉換器(13)和彎波導(14)，在該彎波導(14)中設置有定向耦合器(15)，該定向耦合器(15)和混頻橋(24)之間依次連接有延遲線圈(30)和可變衰減器(32);所述的四端環流器(16)與加速管(19)之間連接有波導窗(21)，在波導窗(21)與加速管(19)之間的管道上連接有鈦栗(22)。2.根據權利要求1所述的拓頻式自動頻率控制系統，其特征在于:所述的控制柜(29)包括依次連接的儀表放大器(26)、電壓保持器(27)以及電壓放大器(28)、區域判別器(5)以及功率放大器(8)，該功率放大器(8)與直流電機驅動器(11)連接;所述的計量系統(2)與區域判別器(5 )連接，所述的檢波二極管(25 )與儀表放大器(26 )連接。3.根據權利要求2所述的拓頻式自動頻率控制系統，其特征在于:所述的區域判別器(5 )與功率放大器(8 )之間并聯有頻率搜索模塊(6 )和頻率自控模塊(7 )，所述的功率放大器(8 )與工控機(9 )和自動頻率偏差表頭(1 )連接。4.根據權利要求1、2或3所述的拓頻式自動頻率控制系統，其特征在于:所述的延遲線圈(30)和可變衰減器(32)之間還連接有可變延遲線圈(31)。5.根據權利要求4所述的拓頻式自動頻率控制系統，其特征在于:所述的計量系統(2)包括計量儀表放大器(4)和計量積分器(3)。6.根據權利要求5所述的拓頻式自動頻率控制系統，其特征在于:所述的四端環流器(16)與波導窗(21)之間設置有軟波導(20)。
【文檔編號】H03K5/00GK205666817SQ201620606361
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】楊詩濤, 黃致程, 董富華, 羅睿, 湯彥斌
【申請人】四川省西核機電設備制造有限公司