拓频式自动频率控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种拓频式自动频率控制系统，解决了微波锁频采样多值性、频率控制范围小的问题。它包括依次连接的电离室、计量系统、区域判别器、功率放大器、直流电机驱动器、磁控管以及四端环流器；定向耦合器依次连接有衰减器、混频桥、仪表放大器、电压保持器以及电压放大器；功率放大器还连接有工控机和自动频率偏差表头；四端环流器与加速管之间连接有波导窗，在波导窗与加速管之间的管道上连接有钛泵。本实用新型的拓频式自动频率控制系统，通过电离室、计量系统、区域判别器、功率放大器、直流电机驱动器、磁控管以及四端环流器等的配合使用，能够消除微波锁频采样多值性、频率控制范围大，减小了中断保护出现的概率。
【专利说明】
拓频式自动频率控制系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种频率控制系统，具体说的是一种结构简单、能够消除微波锁频采样多值性、频率控制范围大的拓频式自动频率控制系统。
【背景技术】
[0002]拓频式自动频率控制系统主要用于协调微波源与加速管的工作状态，使加速器稳定产生最大的输出计量，这是影响电子直线加速器性能的关键技术之一。相较于一般的自动频率控制系统具有功能更为广泛的频率适应范围。
[0003]该产品还可应用于需要脉冲调制系统的产品，如:雷达、工业加速器等。已有的计量控制系统主要主要有两种，一是直接采样计量来控制磁控管调谐器(计量反馈自动稳频系统)；二是采样加速能量来控制磁控管调谐器(微波锁相自动频率控制系统)。
[0004]计量反馈自动稳频系统可直接采样计量，这个方案的好处在于可以一定程度的减小电子枪电流和加速能量的累积误差;但由于计量受控于两个方面，一是电子枪电流，二是加速能量，不能直接反应微波通道或束流负载的工作情况，不符合模块化设计原则，而且增加了控制的成本和增加了维修的判断难度。所以基本上采用微波锁相自动频率控制系统。
[0005]微波锁相自动频率控制系统因加速能量不能直接采样，是根据参数传递方式间接采样。其参数传递方式为:相位差一〉频率一〉加速能量。已有的自动频率控制系统缺点主要有:一、控制频率范围很小，只有± 10Hz，超过这个范围控制系统容易失效;二、在系统出现不影响设备功能的瞬态变化(跳频)，会出现中断保护;磁控管或速调管使用寿命中后期，频繁出现中断保护;三、每次调试、开机需手动调节零点，精度难以保证。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于:提供一种结构简单、能够消除微波锁频采样多值性、频率控制范围大的拓频式自动频率控制系统。
[0007]本实用新型通过下述技术方案实现:包括依次连接的电离室、计量系统、控制柜、直流电机驱动器、磁控管以及四端环流器;所述的四端环流器的四端分别连接磁控管、干负载、水负载以及加速管，所述的水负载中设置有定向耦合器，该定向耦合器依次连接有衰减器以及混频桥;所述的混频桥与控制柜之间依次连接有衰减器和检波二极管;所述的控制柜还连接有工控机和自动频率偏差表头;所述的磁控管和四端环流器之间依次连接有方圆转换器和弯波导，在该弯波导中设置有定向耦合器，该定向耦合器和混频桥之间依次连接有延迟线圈和可变衰减器;所述的四端环流器与加速管之间连接有波导窗，在波导窗与加速管之间的管道上连接有钛栗。
[0008]所述的控制柜包括依次连接的仪表放大器、电压保持器以及电压放大器、区域判别器以及功率放大器，该功率放大器与直流电机驱动器连接;所述的计量系统与区域判别器连接，所述的检波二极管与仪表放大器连接。
[0009]所述的区域判别器与功率放大器之间并联有频率搜索模块和频率自控模块，所述的功率放大器与工控机和自动频率偏差表头连接。
[0010]所述的延迟线圈和可变衰减器之间还连接有可变延迟线圈。
[0011 ]所述的计量系统包括计量仪表放大器和计量积分器。
[0012]所述的四端环流器与波导窗之间设置有软波导。
[0013]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
[0014](I)本实用新型的拓频式自动频率控制系统，通过电离室、计量系统、区域判别器、功率放大器、直流电机驱动器、磁控管以及四端环流器等的配合使用，能够消除微波锁频采样多值性、频率控制范围大，减小了中断保护出现的概率，而且具有结构简单、成本低廉的特点。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的拓频式自动频率控制系统的一种结构示意图；
[0016]图2为本实用新型的拓频式自动频率控制系统的控制曲线的一种示意图；
[0017]图中，I一电离室，2—计量系统，3—计量积分器，4一计量仪表放大器，5—区域判别器，6—频率搜索模块，7—频率自控模块，8—功率放大器，9 一工控机，10—自动频率偏差表头，11一直流电机驱动器，12—磁控管，13—方圆转换器，14 一弯波导，15—定向耦合器，16—四端环流器，17一干负载，18一水负载，19一加速管，20一软波导，21 —波导窗，22一钦栗，23 一发减器，24 一混频桥，25 一检波二极管，26 一仪表放大器，27 一电压保持器，28 一电压放大器，29—控制柜，30—延迟线圈，31 —可变延迟线圈，32—可变；S减器。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型进行进一步的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0019]实施例1:
[0020]如图1、图2所示，本实用新型的包括依次连接的电离室1、计量系统2、控制柜29、直流电机驱动器11、磁控管12以及四端环流器16;所述的四端环流器16的四端分别连接磁控管12、干负载17、水负载18以及加速管19，所述的水负载18中设置有定向耦合器15，该定向耦合器15依次连接有衰减器23以及混频桥24;所述的混频桥24与控制柜29之间依次连接有衰减器23和检波二极管25;所述的控制柜29还连接有工控机9和自动频率偏差表头10;所述的磁控管12和四端环流器16之间依次连接有方圆转换器13和弯波导14，在该弯波导14中设置有定向耦合器15，该定向耦合器15和混频桥24之间依次连接有延迟线圈30和可变衰减器32;所述的四端环流器16与加速管19之间连接有波导窗21，在波导窗21与加速管19之间的管道上连接有钛栗22。
[0021]所述的控制柜29包括依次连接的仪表放大器26、电压保持器27以及电压放大器28、区域判别器5以及功率放大器8，该功率放大8器与直流电机驱动器11连接;所述的计量系统2与区域判别器5连接，所述的检波二极管25与仪表放大器26连接。
[0022 ]所述的区域判别器5与功率放大器8之间并联有频率搜索模块6和频率自控模块7，所述的功率放大器8与工控机9和自动频率偏差表头10连接。
[0023]本实用新型的拓频式自动频率控制系统，通过电离室1、计量系统2、区域判别器5、功率放大器8、直流电机驱动器11、磁控管12以及四端环流器16等的配合使用，能够消除微波锁频采样多值性、频率控制范围大，减小了中断保护出现的概率，而且具有结构简单、成本低廉的特点。引入Pa/Po—δ曲线，如图2，当在两个奇点之内时，Pa/Po较大，两个奇点之外时，Pa/Po较小，且有明确分界。引入Pa/Po变量后可得到:
[0024]A区:Ve恒为负，Pa/Po<KD(KD为A区和B区交界时的Pa/Po值)。
[0025]B区:Ve可正可负，Pa/Po彡(Kd or Ku)理论上KD=Ku。
[0026]C区:Ve恒为正,Pa/PKKMKu为B区和C区交界时的Pa/Po值)。
[0027]当在A区和C区时，调整磁控管12的频率向O点移动，使之回到B区，然后再启动一般的微波锁相自动频率控制系统就能消除S的多值性造成的影响。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(频率信号)，混频桥24和定向耦合器15之间器件(衰减器23、延迟线圈30以及32可变衰减器)的主要作用是完成前向和反射波的比较变换。混频桥24的主要作用是进行前向和反射波的加和减(把频率偏移转换为相位差δ)。所述的检波二极管25的主要作用是实现微波到直流信号的变换(把相位差转换为直流信号Ve3)所述的仪表放大器26以及计量仪表放大器4的主要所用是精密放大误差信号。所述的电压保持器27的主要作用是同步微波脉冲。所述的电压放大器28的主要作用是放大信号。所述的电离室I和计量系统2的主要作用是采集和处理计量信号(Pa/Po)。所述的区域判别器5的主要作用是鉴别控制所处区域(A、B、C)。所述的频率搜索模块6的主要是指Δ f彡土 10KHz时的控制模块(A、C区域控制模块)。频率自控模块7主要是指△ f < ± 10KHz时的控制模块(B区域控制模块)。所述的直流电机驱动器11的主要作用是把误差信号转换为直流电机驱动信号。
[0028]实施例2:
[0029]作为优选的，所述的延迟线圈30和可变衰减器32之间还连接有可变延迟线圈31，提高了比较变换的精度。
[0030]实施例3:
[0031]作为优选的，所述的计量系统2包括计量仪表放大器4和计量积分器3，能够精密地放大信号。
[0032]实施例4:
[0033]作为优选的，所述的四端环流器16与波导窗21之间设置有软波导20，可以方便进行微调，进一步提尚控制的精度和准确性。
[0034]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.拓频式自动频率控制系统，其特征在于:包括依次连接的电离室(I)、计量系统(2 )、控制柜(29)、直流电机驱动器(11)、磁控管(12)以及四端环流器(16);所述的四端环流器(16)的四端分别连接磁控管(12)、干负载(17)、水负载(18)以及加速管(19)，所述的水负载(18)中设置有定向耦合器(15)，该定向耦合器(15)依次连接有衰减器(23)以及混频桥(24);所述的混频桥(24)与控制柜(29)之间依次连接有衰减器(23)和检波二极管(25);所述的控制柜(29)还连接有工控机(9)和自动频率偏差表头(10);所述的磁控管(12)和四端环流器(16)之间依次连接有方圆转换器(13)和弯波导(14)，在该弯波导(14)中设置有定向耦合器(15)，该定向耦合器(15)和混频桥(24)之间依次连接有延迟线圈(30)和可变衰减器(32);所述的四端环流器(16)与加速管(19)之间连接有波导窗(21)，在波导窗(21)与加速管(19)之间的管道上连接有钛栗(22)。2.根据权利要求1所述的拓频式自动频率控制系统，其特征在于:所述的控制柜(29)包括依次连接的仪表放大器(26)、电压保持器(27)以及电压放大器(28)、区域判别器(5)以及功率放大器(8)，该功率放大器(8)与直流电机驱动器(11)连接;所述的计量系统(2)与区域判别器(5 )连接，所述的检波二极管(25 )与仪表放大器(26 )连接。3.根据权利要求2所述的拓频式自动频率控制系统，其特征在于:所述的区域判别器(5 )与功率放大器(8 )之间并联有频率搜索模块(6 )和频率自控模块(7 )，所述的功率放大器(8 )与工控机(9 )和自动频率偏差表头(1 )连接。4.根据权利要求1、2或3所述的拓频式自动频率控制系统，其特征在于:所述的延迟线圈(30)和可变衰减器(32)之间还连接有可变延迟线圈(31)。5.根据权利要求4所述的拓频式自动频率控制系统，其特征在于:所述的计量系统(2)包括计量仪表放大器(4)和计量积分器(3)。6.根据权利要求5所述的拓频式自动频率控制系统，其特征在于:所述的四端环流器(16)与波导窗(21)之间设置有软波导(20)。
【文档编号】H03K5/00GK205666817SQ201620606361
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】杨诗涛, 黄致程, 董富华, 罗睿, 汤彦斌
【申请人】四川省西核机电设备制造有限公司