Файл: Басалов Ф.А. Некоторые вопросы техники сверхвысоких частот [конспект лекций].pdf

ного импульса возбуждающего резонатор напряжения. Как было

Собственно/е

копебаная

Рис. 28.

когда поле из ускоряющего становится тормозящим. Время пролета этого электрона тпр определяется напряжением на отражателе U0!p и остается постоянным. Следовательно, карти­ на, показанная на рис. .28. будет периодически повторяться.

Из рис. 28 следует, что при U0Jp < £/отро, т. е. при тпр > тпро,

период генерируемых колебаний Г '> Г , следовательно, частота генерируемых колебаний / ' < / 0.

Аналогично можно показать, что при £/отр > Umpo частота

генерируемых колебаний / ' > /0. Изменяя напряжение на отражателе, можно изменять частоту колебаний клистрона в некоторых пределах относительно График зависимость / = <р(£/0тр) для одной зоны генерации приведен на рис. 29.

Электронная перестройка характеризуется двумя параметра ми: диапазоном и крутизной.

30

При изменении напряжения на отражателе изменяется не только частота, но и выходная мощность. В связи с этим диапа­ зоном электронной перестройки А / называют диапазон частот,

Объем резонатора изменяется путем введения в его полость специальных регулирующих плунжеров (стеклянные клистроны) или путем изменения расстояния между сетками (металлические клистроны).

Путем механической перестройки частоту клистрона можно изменять в довольно широких пределах (до 50 %).

Отражательные клистроны широко используются в радио­ приемных устройствах СВЧ в качестве местных гетеродинов. Кроме того, они используются в измерительной технике и других устройствах СВЧ.

§ 5. МАГНЕТРОНЫ

Магнетроны являются мощными генераторами колебаний нижней части дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов волн, используются в импульсном и непрерывном режимах работы. Например, в сантиметровом диапазоне волн мощность импульсного магнетрона может достигать нескольких мегаватт (при длительности импульсов порядка единиц микро­ секунд и скважности порядка 1000).

По своему устройству магнетроны являются двухэлектродны­ ми лампами, в которых движение электронов происходит не толь­

чили многорезонаторные магнетроны, у которых колебательная система состоит из ряда связанных между собой объемных

31

Рис. 30.

Анодный блок магнетрона представляет собой массивный медный цилиндр, . вдоль оси которого сделано отверстие для размещения катода. Между катодом и анодом имеется прост­ ранство, называемое пространством взаимодействия. Колебатель­ ная система магнетрона состоит из ряда объемных резонаторов,

Сегменты

Рис. 31.

располагающихся по окружности анодного блока. Резонансная частота каждого объемного резонатора определяется его размерами и конфигурацией. Широкое распространение в маг­ нетронах имеют резонаторы типа „щель—отверстие1' (рис. 31, а), применяются также резонаторы секторного (рис. 31, б) и дру­ гих типов. В зависимости от типа магнетрона число резонато­ ров, оставаясь четным, колеблется в пределах от б до 40, причем с ростом частоты генерируемых колебаний число резонаторов увеличивается. Анодный блок с резонаторами и

32

Стеипо(dna сохр<хнени.я 6а нуума.)

Рис. 32.

Вследствие того, что объемные резонаторы своими магнит-, ными и электрическими полями связаны в единую колебатель­ ную систему, вывод энергии осуществляется из какого-либо одного резонатора. Широкое применение на практике имеют коаксиальное и волноводное устройства для вывода энергии. Коаксиальное уст­ ройство состоит из петли связи, возбуж­ дающей коаксиальную линию, идущую к антенне. Если в качестве линии пе­ редачи электромагнитной энергии от магнетрона к антенне используется вол­ новод, то делается еще коаксиально­ волноводный переход (см. рис. 30, 6').

На волнах короче 3 см используются волноводные устройства для вывода энергии (рис. 32). Здесь для возбуждения волноводной линии передачи исполь­ зуется щель, с помощью которой осу­

ществляется также согласование сопротивлений магнетрона и волновода.

Импульсные магнетроны работают при высоких анодных напряжениях t/a, достигающих нескольких десятков киловольт. Анодный блок магнетрона, являясь его корпусом, заземляется, поэтому катод находится под высоким отрицательным потен­ циалом. Схема питания магнетрона приведена на рис. 33.

Для нормальной работы магнетрона в его пространстве взаимодействия должно существовать постоянное магнитное поле, направленное вдоль оси анодного блока. Для создания такого поля в настоящее время используются постоянные магниты, между полюсами' которых помещают магнетроны (внешняя магнитная система, рис. 34). Применяются также и

пакетированные магнетроны, у которых магнитная система является конструктивной частью самого магнетрона (рис. 35). В таких магнетронах расстояние между полюсами магнита уменьшается, следовательно, можно получить необходимую величину магнитной индукции при меньших габаритах и ве- Вывод макало се мап чина м

Принцип действия магнетрона, так же как и рассмотренного выше отражательного клистрона, заключается в следующем. Для получения незатухающих колебаний в колебательной системе магнетрона необходимо непрерывно пополнять ее запас энергии, чтобы компенсировать потери. В магнетроне поддер­ жание незатухающих колебаний происходит за счет движущего­ ся в пространстве взаимодействия электронного потока, который

переменное электрическое поле. Силовые линии этого поля для

34