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

при своем движении все время встречался бы с тормозящим полем у конденсаторов.

Рассмотренная нами система упрощенно эквивалентна плос­ кому „развернутому" магнетрону. Следовательно, эти условия можно отнести и к магнетрону. В магнетроне электроны движутся в пространстве взаимодействия под воздействием трех полей:

— постоянного электрического ноля между анодным блоком

икатодом:

—постоянного магнитного поля, перпендикулярного электри­ ческому;

—переменного высокочастотного электрического поля у щели каждого объемного резонатора.

Врезультате такого движения и выполняются сформули­ рованные выше условия. Рассмотрим это подробнее,

3. Движение электронов в магнетроне

Рассмотрим сначала движение электронов в плоском магнет­ роне иод воздействием постоянных электрического и магнитного полей. В этом случае магнетрон можно представить себе как прибор, имеющий два плоских электрода: катод и анод

Анод

Рис. 37.

(рис. 37). Между электродами действует постоянное электри­ ческое поле, величина напряженности которого

р__. Р а

^“ а ’

где d — расстояние между электродами. Кроме того, в прост­ ранстве между электродами действует постоянное магнитное поле с индукцией В, направленное перпендикулярно электри­ ческому.

На электрон, вылетевший из катода в точке А, будет действовать сила

В = В Э+ F „ ,

36

где F3—— eE — сила, действующая на электрон со стороны электрического поля;

FM= — e (V Х.В) — сила, действующая на электрон со стороны магнитного поля;

V — вектор скорости электрона.

Сила F3 постоянна по величине и направлению. Сила FM, наоборот, изменяется по величине и направлению, так как она зависит .от скорости V. Поскольку сила FM перпендикулярна скорости, то она не изменяет ее величины, а влияет только па ее направление.

Под действием сил F3 и FM электрон будет двигаться сле­ дующим образом. Будучи эмиттирован точкой А катода, электрон начнет двигаться к аноду под действием силы F3, приобретая энергию у электрического поля. Сила FM при этом невелика вследствие малой величины скорости электрона V ^O . По мере роста скорости электрона увеличивается величина силы Ем, траектория движения электрона при этом искривляется. Если величина магнитной индукции В достаточно велика, то пройдя точку В. где скорость электрона максимальна, он начинает обратное движение к катоду (к точке С). При своем обратном движении электрон тормозится за счет действия силы F3, отдавая электрическому полю приобретенную энергию, и под­ ходит к точке С катода со скоростью Иг=гО. После этого электрон начнет новый цикл движения.

Траектория, которую описывает электрон при своем движе­ нии, является циклоидой. Это может быть доказано путем решения уравнения

F = - e [ £ + ( v X f i ) ] •

Известно, что циклоиду описывают точки круга, катящегося без скольжения по плоскости. Такой круг, катящийся по плоскости катода, показан и на рис. 37. При этом центр круга перемещается со скоростью

которая соответствует средней переносной скорости движения электронов в направлении, параллельном катоду.

При неизменной величине анодного напряжения Ua радиус круга, описывающего циклоиду, зависит от величины магнитной

37

конструкцию, поэтому электроны в нем движутся по эпицикло­

Анод

1а

_____L- В

Рис. 39.

непрерывно эмиттирует со всех точек своей поверхности гро­ мадное число электронов, которые, двигаясь по эпициклоидам при В > 5 кр, образуют пространственный заряд, двигающийся вокруг катода со средней переносной скоростью

38

Выв о д ы

1.В магнетроне под воздействием постоянных'электрического и магнитного полей при В > fiKp образуется пространственный заряд электронов, который движется вдоль анода и катода со

средней переносной скоростью

2. Движущийся пространственный заряд электронов обладает определенной кинетической энергией, полученной за счет пос­ тоянного электрического поля (т. е. за счет источника анодного питания й а).

4. Виды колебаний в многорезонаторном магнетроне

В этом случае, начав движение по кольцу от какого-либо резонатора; имеющего определенную начальную фазу колебаний, и обойдя все N резонаторов, придем к исходному резонатору с его начальной фазой. Следовательно,

N резонаторов, возможно существование - у + 1 видов колеба­

ний.

39