Численное моделирование режима работы мощного усилительного ВЧ-каскада

Abstract

В системе ВЧ-питания начальной части линейного ускорителя ИЯИ РАН проблема оптимизации режима лампы выходного ВЧ-каскада является одной из основных. Дело в том, что в ЗАО «СЕД-СПб» (г. С.-Петербург) производство ламп ГИ-54А и ГИ-51А, работающих в оконечном и предоконечном ВЧ-каскадах, уже давно прекращено и приходится всеми способами продлевать срок службы оставшихся ламп. Переход на другие, менее мощные, лампы ГИ-71А и ГИ-57А также требует более тщательной настройки режима работы ламп для поддержания требуемых уровней ВЧ-полей в резонаторах ускорителя. В первой части работы предложен способ оценки эквивалентного сопротивления анодной нагрузки лампы мощного ВЧ-каскада, без знания которого невозможно оптимизировать режим работы лампы. При этом используются результаты измерения нагруженной добротности и расчёта величины энергии, запасённой в анодно-сеточном контуре ВЧ-каскада. Во второй части приводится численная модель расчёта режима лампы, работающей с автосмещением, величина которого заметно влияет на эффективность работы лампы в составе ВЧ-каскада усиления.

As result of INR RF system upgrade new vacuum tubes GI-71A and GI-57A were installed in the final and driver stages instead of GI-54A and GI-51A, manufacture of which had been stopped 20 years ago. New tubes are distinguished from former ones and a problem of optimization of the power amplifier mode of operation became the main one. This is connected not only with new type of the vacuum tubes, but also with the necessity of using, as much as possible, the former power amplifier basic hardware. The paper consists of two parts. In the first one a way of the PA vacuum tube load (equivalent resistance) calculation is considered. In the second one the model for determination of vacuum tube mode of operation is presented. By means of the model the vacuum tube specified in parameters, such as plate voltage, grid-cathode automatic bias, anode load etc, allow right now determining output parameters and efficiency of the power amplifier.

В системі ВЧ-живлення початкової частини лінійного прискорювача ІЯД РАН проблема оптимізації режиму лампи вихідного ВЧ-каскаду є однією з основних. Справа в тому, що в ЗАТ «СЕД-СПб» (м. С.-Петербург) виробництво ламп ГІ-54А і ГІ-51А, що працюють в кінцевому і передкінцевому ВЧ-каскадах, вже давно припинено, і доводиться всіма способами продовжувати термін служби решти ламп. Перехід на інші, менш потужні, лампи ГІ-71А і ГІ-57А також вимагає більш ретельної настройки режиму роботи ламп для підтримки необхідних рівнів ВЧ-полів у резонаторах прискорювача. У першій частині роботи запропоновано спосіб оцінки еквівалентного опору анодного навантаження лампи потужного ВЧ-каскаду, без знання якого неможливо оптимізувати режим роботи лампи. При цьому використовуються результати вимірювання навантаженої добротності і розрахунку величини енергії, запасеної в анодно-сітковому контурі ВЧ-каскаду. У другій частині наводиться чисельна модель розрахунку режиму лампи, що працює з автозміщенням, величина якого помітно впливає на ефективність роботи лампи в складі ВЧ-каскаду підсилення.