Politechnika Rzeszowska Zakład Systemów Elektronicznych i Telekomunikacyjnych Laboratorium techniki b.w.cz
Osoby: 1. Nizioł Magdalena 2. Surdyka Edyta 3. Pachołek Tomasz 4. Niemczak Arkadiusz 5. Post Patryk	Temat ćwiczenia: Badanie klistronu refleksowego.
	Grupa: L-2
	Tydzień: A B

1. Zapoznać się z zestawem laboratoryjnym. Określić funkcje pełnione przez poszczególne element zestawu. Opisać funkcje jaką spełnia w układzie klistron, izolator, detektor.

Klistron – lampa mikrofalowa z modulacją prędkości elektronów. Służy do wzmacniania i generacji przebiegów mikrofalowych. Zastosowany w torze pomiarowym klistron refleksowy odznacza się posiadaniem tylko jednego rezonatora.

Izolator – umożliwia przepływ energii w jednym kierunku, pochłania energię fali rozchodzącej się w przeciwnym kierunku. Zabezpiecza generator przed zmianą parametrów wywołaną przez falę odbitą.

Detektor – wyodrębnia ze zmodulowanego sygnału w.cz. sygnał modulujący.

1. Zmieniając położenie stroika w falowodzie oscylatora, zaobserwować wpływ tej zmiany na poziom sygnały wyjściowego i częstotliwość przebiegu generowaną przez oscylator.

W trakcie zmiany położenia stroika można było zaobserwować zmiany amplitudy sygnału wyjściowego. Amplituda ta zmalała praktycznie do zera. Częstotliwość przebiegu generowanego przez oscylator pozostawała bez zmian.

1. Zmieniając wartość napięcia reflektora zaobserwować kolejne wzbudzenia się oscylatora. Dla każdego rodzaju zanotować wart. napięcia reflektora i częstotliwość generowanego przebiegu oraz wart. składowej zmiennej dla przebiegu wyjściowego.

Lp.	UR	f	UPP
	V	GHz	V
1.	-277	9,3	45
2.	-228	9,3	45
3.	-189	9,3	45
4.	-140	9,3	45
5.	-93	9,314	20
6.	-39	9,295	24

Przeprowadzone pomiary prowadzą do wniosku, iż częstotliwości generowanych sygnałów niemalże nie ulegają zmianie. Małe różnice widać przy dwóch największych wartościach napięcia reflektora (-39V, -93V). Różnice w poziomie sygnału wbrew oczekiwaniom również widać tylko we wspomnianych przypadkach – spadek dla największych wartości U_R.

1. Dla przypadku, w którym klistron dostarcza do układu największej mocy, przeprowadzić pomiar zależności poziomu sygnału na wyjściu detektora i jego częstotliwości od napięcia reflektora. Przyjmując jako odniesienie maksymalną wart. napięcia obliczyć względną zmianę poziomu sygnału w funkcji napięcia reflektora. Narysować charakterystyki f=f(U_R) i T_UR=f(U_R).

$$T_{\text{UR}} = 20 \bullet \log\left( \frac{U_{i}}{U_{\max}} \right)$$

Lp.	US = 300V, IS = 20mA
	UR
	V
1.	-246
2.	-244
3.	-242
4.	-240
5.	-238
6.	-236
7.	-234
8.	-232
9.	-230

…

10.	-228	9,296	45	0
11.	-226	9,294	44	-0,19
12.	-224	9,292	42	-0,599
13.	-222	9,29	38	-1,47
14.	-220	9,288	36	-1,94
15.	-218	9,286	30	-3,52
16.	-216	9,284	20	-7,04

…

Wraz ze wzrostem wartości napięcia reflektora częstotliwość sygnału maleje. Różnica pomiędzy wartościami skrajnymi wynosi 0,031GHz. Względna zmiana poziomu sygnału zachowuje się zgoła inaczej. Największa wartość przypada dla napięcia reflektora o wartości -230V / -232V. Na skrajach modu wartości względnej zmiany poziomu sygnału maleją.

1. Dla przypadku, w którym klistron dostarcza do układu największej mocy, przeprowadzić pomiar zależności poziomu sygnału na wyjściu detektora i jego częstotliwości od napięcia polaryzującego siatkę. Przyjmując jako odniesienie maksymalną wartość napięcia obliczyć względną zmianę poziomu sygnału w funkcji napięcia na siatce. Narysować charakterystyki f=f(U_S) i T_US=f(U_S)

$$T_{\text{US}} = 20 \bullet \log\left( \frac{U_{i}}{U_{\max}} \right)$$

Lp.	UR = -226V
	US
	V
1.	307
2.	303
3.	295
4.	286
5.	277
6.	268
7.	261
8.	253
9.	242
10.	233
11.	225
12.	216

Wraz ze wzrostem napięcia polaryzującego siatkę można zauważyć tendencję wzrostową zarówno dla częstotliwości, jak i względnej zmiany poziomu sygnału, choć wartości te zmieniają się w różnym stopniu.

1. Przełączyć układ w tryb pracy z modulacją FM. Zaobserwować kształt przebiegu generowanego na wyjściu FM O/P generowanego przebiegu.

Obserwowany przebieg modulujący miał kształt piłokształtny. W trakcie modulacji można było zaobserwować płynne przestrajanie klistronu.

1. Dla trybu pracy X-Y oscyloskopu, zmieniając wartość napięcia reflektora zaobserwować na ekranie oscyloskopu przebiegu dla poszczególnych trybów pracy klistronu.

Obserwacje przy pomocy oscyloskopu pozwoliły zaobserwować przebieg o kształcie jak na rysunku poglądowym zamieszczonym obok. Zależnie od wartości ustawianych napięć amplituda sygnału czy jego okres ulegały zmianie, jednak kształt ogólny w każdym przypadku był zachowywany. Obserwacje potwierdziły wyniki uzyskiwane we wcześniejszych punktach.

1. Dla rodzaju podstawowego zweryfikować wyniki pomiarów uzyskane w pkt.6. w zakresie uzyskanych zmian częstotliwości. Wykorzystując miernik częstotliwości określić min i max oraz środkową wartość częstotliwości dla poszczególnych modów.

Mod	US = 300V
	UR
	V
1.	-253
2.	-163
3.	-102
4.	-63
5.	-35

Częstotliwość środkowa każdego z modów oscyluje wokół wartości 9,3GHz. Pomiary częstotliwości maksymalnych
i minimalnych potwierdziły zaobserwowane wcześniej zmiany w szerokości okresów poszczególnych modów.

WNIOSKI

Ćwiczenie miało na celu zapoznanie się z klistronem refleksowym. Ten typ lampy mikrofalowej generował sygnał
o częstotliwości 9,3GHz. Przeprowadzane pomiary pokazały, że zmiany napięcia reflektora oraz napięcia polaryzującego siatkę owszem, wpływały na zmianę częstotliwości przebiegów, jednak zmiany te nie odbiegały zbytnio od częstotliwości bazowej.

W trakcie pomiarów częstotliwości maksymalnych i minimalnych poszczególnych modów można było zaobserwować na oscyloskopie dokładną pozycję miernika częstotliwości. Zmieniał on kształt sygnału wprowadzając zagłębienie przy wartości napięcia odpowiadającej częstotliwości, którą aktualnie wskazywał.