; gosudarstwennyj nau˜nyj centr rossijskoj federacii institut fiziki wysokih —nergij ifw— 96–35 olu o.k.bELQEW, w.a.tEPLQKOW podstrojka ˜astoty rezonatora uskorq‘˝ej struktury kolebatelxnym konturom pROTWINO 1996 udk 539.07 m–24 aNNOTACIQ bELQEW o.k., tEPLQKOW w.a. pODSTROJKA ˆASTOTY REZONATORA USKORQ@]EJ STRUKTURY KOLEBATELXNYM KONTUROM: pREPRINT ifw— 96–35. – pROTWINO, 1996. – 7 S., 6 RIS., BIBLIOGR.: 4. pOKAZANA WOZMOVNOSTX PODSTROJKI ˆASTOTY REZONATORA USKORQ@]EJ STRUKTURY S POMO]X@ SWQZANNOGO S NIM KOLEBATELXNOGO KONTURA. pRIWEDENY “KSPERIMENTALXNYE REZULXTATY. Abstract Belyaev O.K., Teplyakov V.A. Tuning the Accelerator Cavity With the Circuit: IHEP Preprint 96–35. – Protvino, 1996. – p. 7, figs. 6, refs.: 4. The possibility of acceleraaator cavity tuning with the coupling circuit is shown. The experimental results are presented. c gOSUDARSTWENNYJ NAUˆNYJ CENTR rOSSIJSKOJ fEDERACII iNSTITUT FIZIKI WYSOKIH “NERGIJ, 1996 nAIBOLEE RASPROSTRANENNYE SPOSOBY PODSTROJKI SOBSTWENNOJ ˆASTOTY OSNOWYWA@TSQ NA MEHANIˆESKOJ ILI TEPLOWOJ DEFORMACIQH STENOK REZONATORA ILI NA PEREME]ENII SPECIALXNYH PODSTROEˆNYH “LEMENTOW. w SU]ESTWU@]EM USKORITELE S w˜k-FOKUSIROWKOJ [1] ural-30 PODSTROJKA ˆASTOTY OSU]ESTWLQETSQ POWOROTOM SPECIALXNYH KOROTKOZAMKNUTYH KOLEC. kOLXCA RASPOLOVENY W w˜MAGNITNOM POLE H-REZONATOROW, RABOTA@]IH NA ˆASTOTE 148,5 mgC. pOWOROT ODNOGO KOLXCA NA 90o PRIWODIT K IZMENENI@ SOBSTWENNOJ ˆASTOTY REZONATORA NAˆALXNOJ ˆASTI USKORITELQ DLINOJ 4 M NA 5 ÷ 7 KgC, ˆTO, KAK SLEDUET IZ PRAKTIKI, QWNO NEDOSTATOˆNO. dLQ POLUˆENIQ TREBUEMYH RASSTROEK NEOBHODIMO IMETX DO 10 I BOLEE TAKIH KOLEC NA ODIN REZONATOR. zADAˆA PODSTROJKI ˆASTOTY USLOVNQETSQ W REVIME BOLX[OJ SREDNEJ MO]NOSTI W REZONATORE. rASSMOTRIM WOZMOVNOSTX IZMENENIQ SOBSTWENNOJ ˆASTOTY REZONATORA S POMO]X@ KOLEBATELXNOGO KONTURA S SOSREDOTOˆENNYMI PARAMETRAMI, KOTORYJ INDUKTIWNO SWQZAN S REZONATOROM. —KWIWALENTNAQ SHEMA TAKOJ SISTEMY POKAZANA NA RIS.1. iZWESTNO [2], ˆTO WOZDEJSTWIE WTO- rIS. 1. —KWIWALENTNAQ SHEMA SISTEMY REZONATOR – KONRIˆNOGO KONTURA NA PERWIˆTUR. Ro ; Lo; Co — “KWIWALENTNYE PARAMETRY REZONATORA; R1 ; L1; C1 — PARAMETRY KOLEBATELXNYJ ZAKL@ˆAETSQ WO WNESENII NOGO KONTURA. W PERWIˆNYJ KONTUR DOPOLNITELXNOGO AKTIWNOGO RWN I REAKTIWNOGO XWN SOPROTIWLENIJ. w “TOM SLUˆAE POLNOE KOMPLEKSNOE SOPROTIWLENIE PERWIˆNOGO KONTURA WYRAVAETSQ SLEDU@]IM OBRAZOM: Z = R + jX = Ro + RWN + j(Xo + XWN ). 1 (1) R = Ro + X = ωLo − M2 L21 R1 ( ω1 1 · ω Q1 1 ωCo − 2 2 ) +(1− ωω12 ) M2 L1 2 ω 2 ( ωω1 · Q11 ) +( ω2 1− 12 ω ) 2 · (1 − ω12 ), ω2 (2) GDE Q1 — SOBSTWENNAQ DOBROTNOSTX WTORIˆNOGO KONTURA. sOBSTWENNAQ ˆASTOTA REZONATORA OPREDELQETSQ IZ USLOWIQ: X = 0. (3) wNOSIMOE REAKTIWNOE SOPROTIWLENIE XWN PRI ω1 ( )1,2 = ω 1± 1 . Q1 (4) IMEET “KSTREMUMY, WELIˆINA KOTORYH PROPORCIONALXNA Q1. XWN OBRA]AETSQ W 0 PRI ω1 =1 (5) ω pRI PEREHODE ˆEREZ NOLX WNOSIMOE REAKTIWNOE SOPROTIWLENIE MENQET ZNAK. pRIMERNYJ WID ZAWISIMOSTI XWN OT ˆASTOTY POKAZAN NA RIS.2. sOGLASNO WYRAVENI@ (2) WYPOLNENIE USLOWIQ ω1 <1 (6) ω “KWIWALENTNO UMENX[ENI@ EMKOSTI Co , T.E. POWY[ENI@ SOBSTWENNOJ ˆASTOTY REZONATORA. uSLOWIE ω1 >1 (7) ω “KWIWALENTNO UWELIˆENI@ EMKOSTI Co , T.E. UMENX[ENI@ SOBSTWENNOJ ˆASTOTY REZONArIS. 2. zAWISIMOSTX WNOSIMYH SOPROTIWLENIJ OT ˆA- TORA. STOTY WTORIˆNOGO KOLEBATELXNOGO KONTURA. tAKIM OBRAZOM, MENQQ SOBSTWENNU@ ˆASTOTU ω1 WTORIˆNOGO KONTURA, NAPRIMER IZMENENIEM C1 , MOVNO PERESTRAIWATX SOBSTWENNU@ ˆASTOTU REZONATORA KAK WWERH, TAK I WNIZ. nEOBHODIMO OTMETITX, ˆTO DLQ PODSTROJKI ˆASTOTY SLEDUET ISPOLXZOWATX OBLASTI ω1 > ω 1+ 2 1 ; Q1 ω1 < ω TAK KAK W INTERWALE 1− 1 ω1 1+ > > Q1 ω 1 , Q 1− (8) 1 Q1 (9) NAHODITSQ MAKSIMUM WNOSIMOGO AKTIWNOGO SOPROTIWLENIQ RWN . pRIMERNYJ WID ZAWISIMOSTI WNOSIMOGO AKTIWNOGO SOPROTIWLENIQ OT ˆASTOTY KOLEBATELXNOGO KONTURA ω1 POKAZAN NA RIS.2. pRI ω1 1 (10) = 1− ω 2Q1 WELIˆINA WNOSIMYH POTERX DOSTIGAET MAKSIMUMA. pRI PRIBLIVENII K TAKOMU ZNAˆENI@ ˆASTOTY SLEDUET OVIDATX REZKOGO PADENIQ DOBROTNOSTI REZONATORA, ˆTO NEVELATELXNO. uWELIˆENIE DOBROTNOSTI WTORIˆNOGO KONTURA Q1 RAS[IRQET DIAPAZON PERESTROJKI ˆASTOTY REZONATORA ∼ Q1 I UMENX[AET WNOSIMYE AKTIWNYE POTERI W OBLASTI (8) ∼ Q−1 1 . —KSPERIMENTALXNAQ PROWERKA WOZMOVNOSTI PODSTROJKI SOBSTWENNOJ ˆASTOTY REZONATORA S POMO]X@ SWQZANNOGO S NIM KOLEBATELXNOGO KONTURA PROWODILASX NA n˜u – NAˆALXNOJ ˆASTI USKORITELQ S w˜k-FOKUSIROWKOJ. n˜u POSTROENA NA BAZE 2nREZONATORA, NAGRUVENNOGO SISTEMOJ “LEKTRODOW [3]. pRI OTSUTSTWII UZLA PODSTROJKI SOBSTWENNAQ ˆASTOTA n˜u fo = 148, 43 mgC, NAGRUVENNAQ DOBROTNOSTX Qmax = 4110. kOLEBATELXNYJ KONTUR BYL IZGOTOWLEN W WIDE S˙EMNOGO USTROJSTWA, USTANAWLIWAEMOGO W L@KE KONTEJNERA n˜u NA POLOWINE DLINY REZONATORA rIS. 3. uZEL PODSTROJKI ˆASTOTY. 1 — INDUKTIWNAQ PETLQ; 2 — “LEKTRODY KONDENSATORA S PEREMENNOJ (RIS.3). kOLEBATELXNYJ KONEMKOSTX@; 3 — USTROJSTWO POZICIONIROWANIQ; TUR SOSTOQL IZ INDUKTIWNOJ 4 — KONTEJNER; 5 — 2n-REZONATOR. PETLI L1 , PEREMENNOGO KONDENSATORA C1 , OBRAZOWANNOGO 3 DWUMQ “LEKTRODAMI I SISTEMY POZICIONIROWANIQ, OBESPEˆIWA@]EJ IZMENENIE EMKOSTI KONDENSATORA W [IROKIH PREDELAH ZA SˆET IZMENENIQ RASSTOQNIQ MEVDU “LEKTRODAMI. kONTUR SWQZAN S MAGNITNYM POLEM REZONATORA. iZMERQLASX SOBSTWENNAQ ˆASTOTA I NAGRUVENNAQ DOBROTNOSTX n˜u PRI RAZLIˆNYH RASSTOQNIQH d MEVDU “LEKTRODAMI. nA RIS.4 A,B POKAZANY POLUˆENNYE ZAWISIMOSTI “TIH PARAMETROW OT NORMIROWANNOJ ˆASTOTY ω̄1 KOLEBATELXNOGO KONTURA. pOD NORMIROWANNOJ ˆASTOTOJ PONIMAETSQ WELIˆINA ω1 ω̄1 = = ω1N C1N C1 d , dN (11) GDE ω1N — NAˆALXNAQ SOBSTWENNAQ ˆASTOTA KOLEBATELXNOGO KONTURA, SOOTWETSTWU@]AQ EMKOSTI C1N PRI MAKSIMALXNOM RASSTOQNII MEVDU “LEKTRODAMI dN = 5, 8 MM. rIS. 4. zAWISIMOSTI RADIOTEHNIˆESKIH PARAMETROW REZONATORA OT NORMIROWANNOJ SOBSTWENNOJ ˆASTOTY KOLEBATELXNOGO KONTURA. —KSPERIMENTALXNAQ ZAWISIMOSTX SOBSTWENNOJ ˆASTOTY REZONATORA OT ˆASTOTY KONTURA (RIS.4A) KAˆESTWENNO SOOTWETSTWUET POWEDENI@ WELIˆINY XWN RIS.2. pRI MALYH ZNAˆENIQH SOBSTWENNOJ ˆASTOTY KOLEBATELXNOGO KONTURA (6) PROISHODIT POWY[ENIE SOBSTWENNOJ ˆASTOTY REZONATORA OTNOSITELXNO fo . pRI UWELIˆENII ˆASTOTY KONTURA PROISHODIT REZKIJ PEREHOD ˆASTOTY REZONATORA WNIZ OT fo S DALXNEJ[IM IZMENENIEM W SOOTWETSTWII S XWN PRI USLOWII (7). nA RIS.4B POKAZANA “KSPERIMENTALXNAQ ZAWISIMOSTX OTNOSITELXNOJ DOBROTNOSTI Q̄ OT WELIˆINY ω̄1 : Q , (12) Q̄ = Qmax GDE Qmax — NAGRUVENNAQ DOBROTNOSTX REZONATORA W OTSUTSTWII UZLA PODSTROJKI. rEZKOE PADENIE DOBROTNOSTI OB˙QSNQETSQ MAKSIMUMOM WNOSIMYH POTERX PRI WYPOLNENII USLOWIQ (10). fORMA KRIWOJ SOOTWETSTWUET HARAKTERU IZMENENIQ WNOSIMYH SOPROTIWLENIJ RIS.2. 4 uSTROJSTWO DLQ PODSTROJKI ˆASTOTY NE DOLVNO ISKAVATX RASPREDELENIE POLQ W USKORQ@]EJ STRUKTURE. oTKLONENIE OT TREBUEMOGO RASPREDELENIQ HARAKTERIZUETSQ WELIˆINOJ SREDNEKWADRATIˆNOGO OTKLONENIQ σ [4]. rASPREDELENIE POLQ BEZ UZLA PODSTROJKI ˆASTOTY PRI σ = 1, 3% POKAZANO NA RIS.5. w PROCESSE “KSPERIMENTA IZMERQLISX RASPREDELENIQ POLQ WDOLX OSI STRUKTURY I ZNAˆENIQ σ PRI RAZLIˆNOJ NASTROJKE KOLEBATELXNOGO KONTURA. s WOZRASTANIEM WNOSIMYH POTERX RASPREDELENIE POLQ REZKO ISKAVAETSQ (RIS.6), A WELIˆINA σ UWELIˆIWAETSQ (RIS.4W). dOPUSTIMOE PADENIE DOBROTNOSTI I ISKAVENIE FORMY POLQ QWLQ@TSQ OSNOWNYMI FAKTORAMI, OGRANIˆIWA@]IMI WELIˆINU PERESTROJKI SOBSTWENNOJ ˆASTOTY REZONATORA WNIZ OT fo . dOPUSTIMOE PADENIE DOBROTNOSTI OPREDELQETSQ SISTEMOJ w˜-PITANIQ REZONATORA I WELIˆINOJ POTERX W KOLEBATELXNOM KONTURE, ˆTO OSOBENNO WAVNO PRI RABOTE W REVIME BOLX[OJ SREDNEJ MO]NOSTI. oGRANIˆENIE NA ISKAVENIE FORMY POLQ NAKLADYWAETSQ TREBOWANIQMI DINAMIKI ˆASTIC. wELIˆINA PERESTROJKI WWERH OT fo OPREDELQETSQ NERAWENSTWAMI (8) I (9). sOGLASNO “KSPERIMENTALXNYM REZULXTATAM, PRIWEDENNYM NA RIS.4, W PREDPOLOVENII DOPUSTIMOSTI UWELIˆENIQ σ DO 2% I PADENIQ DOBROTNOSTI NA 7% ISPYTYWAEMYJ UZEL PODSTROJKI ˆASTOTY OBESPEˆIWAET UMENX[ENIE SOBSTWENNOJ ˆASTOTY REZONATORA NA WELIˆINU NE MENEE 50 KgC. —TOT VE UZEL DAET UWELIˆENIE ˆASTOTY REZONATORA NE MENEE ˆEM NA 80 KgC. dLQ POLUˆENIQ TAKOGO VE REZULXTATA TREBUETSQ OKOLO 20 RANEE ISPOLXZUEMYH “LEMENTOW PODSTROJKI, ˆTO POKAZYWAET “FFEKTIWNOSTX PREDLAGAEMOGO SPOSOBA. rIS. 5. rASPREDELENIE POLQ W n˜u BEZ UZLA PODSTROJKI ˆASTOTY. 5 rIS. 6. rASPREDELENIE POLQ W n˜u S UZLOM PODSTROJKI ˆASTOTY PRI UWELIˆENII WNOSIMYH POTERX (ω̄1 ≈ 0, 65). sPISOK LITERATURY [1] eGOROW a.a. I DR. – pREPRINT ifw— 79-151, sERPUHOW, 1979. [2] kALININ w.i., gER[TEJN g.m. wWEDENIE W RADIOFIZIKU. – m.: gOS. IZD-WO TEHNIKO-TEORETIˆESKOJ LITERATURY, 1957. [3] kAPˆINSKIJ i.m., tEPLQKOW w.a. lINEJNYJ USKORITELX IONOW S PROSTRANSTWENNO ODNORODNOJ VESTKOJ FOKUSIROWKOJ // pt—, 1970, ß2, S.19-22. [4] bELQEW o.k., gOLOSAJ n.i. – pREPRINT ifw— 88-131, sERPUHOW, 1988. rUKOPISX POSTUPILA 25 APRELQ 1996 G. 6 o.k.bELQEW, w.a.tEPLQKOW pODSTROJKA ˆASTOTY REZONATORA USKORQ@]EJ STRUKTURY KOLEBATELXNYM KONTUROM. oRIGINAL-MAKET PODGOTOWLEN S POMO]X@ SISTEMY LaTEX. rEDAKTOR n.w.eVELA. tEHNIˆESKIJ REDAKTOR n.w.oRLOWA. pODPISANO K PEˆATI 30.04.96. fORMAT 60 × 84/8. pEˆ.L. 0,75. uˆ.-IZD.L. 0,57. tIRAV 170. zAKAZ 707. lr ß020498 17.04.97. gnc rf iNSTITUT FIZIKI WYSOKIH “NERGIJ 142284, pROTWINO mOSKOWSKOJ OBL. oFSETNAQ PEˆATX. iNDEKS 3649. iNDEKS 3649 p r e p r i n t 96–35, i f w —, 1996