Файл: Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие].pdf

Рис. 1.83. Колебания электромагнитного поля в магне­ троне (/г=4)

Рис. 1.84. Распределение напряжения и высокочастотных полей вдоль анод­ ного блока

чие волны, причем по окружности анодного блока укладывается

N

•у волн, а на каждом резонаторе—половина волны.

Пучности напряжения стоячих волн находятся в щелях резо­ наторов, а пучности тока — на стенках цилиндроЕ. Узлы и пучно­ сти напряжений и токов неизменно сохраняют свои места, и, сле­ довательно, колебания этого типа наиболее устойчивы. При коле­ баниях других типов хотя бы в одной из щелей имеется узел на­ пряжения, а распределение узлов и пучностей среди резонаторов случайное и неустойчивое. В процессе работы узлы и пучности

к.п.д. магнетрона благодаря эффективному взаимодействию элек­ тронного потока с переменным полем. Условия получения коле­ баний тс-типа изложены ниже. Будем считать, что магнетрон рабо­

тронов выделяется на аноде в виде тепла; в анодной" цепи про­

Магнитная сила не изменяет величины скорости электрона, но она искривляет траекторию его движения, как показано на рис. 1.85,6. В результате этого путь движения электронов удлиняется, но анодный ток не уменьшается.

При увеличении индукции траектория электрона все более ис­

109

Разделив мысленно пространство взаимодействия на две части; плоскостью MN (рис. 1.86), убедимся, что из правой части в ле­

вую ПРОХОДЯТ ЭЛеКТрОНЫ СО СКОРОСТЯМИ ОТ V M nn = 0 Д О 1/ макс = 21Л,.

т. е. со средней скоростью Vt. Помещая плоскость MN в различ­ ных сечениях пространства взаимодействия, придем к выводу о существовании в этом пространстве вращающегося электронного

Рис. 1.86. Образование вращающегося заряда:

облака. Средняя скорость вращения заряда равна Vt = -^. Нали­ чие вращающегося заряда является необходимым условием ра­ боты магнетрона. Следовательно, магнетрон может работать толь­

111

4. Автоколебания в магнетроне

При включении анодного напряжения в магнетроне в течение некоторого небольшого промежутка времени существует переход­ ный режим. Возникшие колебания высокой частоты нарастают по амплитуде. Они поддерживаются электронным потоком, который в установившемся режиме имеет форму спиц колеса (рис. 1.87).

Рис. 1.87. Спицеобразная форма электронного облака в магнетроне

Число спиц равно половине числа резонаторов. В спицах элек­ троны совершают сложные петлеобразные движения, а сами спи­ цы вращаются с постоянной угловой скоростью вокруг оси анод­ ного блока. С концов спиц «отработавшие» электроны падают на анод.

Напряжение на аноде U& и индукция В подбираются такими, что выполняется условие синхронизма: каждая спица проходит каждую щель резонаторов в тормозящем поле. Электрическое поле резонаторов пополняется энергией, забирая ее от сгустков электронов. Ускоряет электроны постоянное электрическое поле.

ства взаимодействия можно разложить на две составляющие: тан­ генциальную составляющую Et_, направленную по касательной

к окружности, проходящей через данную точку и имеющей центр

112

на оси анодного блока, и радиальную составляющую Ег_

(рис. 1.88). Роль этих составляющих в механизме передачи энергии от потока электронов к резонаторам несколько различна. Танген­ циальная составляющая тормозит движение электронов вдоль анод­ ного блока, и потому резонаторы пополняются энергией. Радиаль­ ная составляющая способствует образованию плотных сгустков электронов.

Р

Рис. 1.88. Образование спицеобразного электронного облака

Рассмотрим, как образуются вращающиеся спицы зарядов. Пусть электроны группы 1, вылетая из катода, попадают в тор­ мозящее поле резонатора / и проходят плоскость Р, т. е. середину щели резонатора, в момент амплитудного значения поля. Такие электроны будем называть электронами благоприятной фазы. Они испытывают максимальное тормозящее действие тангенциальной составляющей поля, передают свою энергию полю и потому не мо­

нается новая петля эпициклоиды, которую электроны благоприят­ ной фазы совершают в тормозящем поле резонатора 2, а следую­ щую петлю — в тормозящем поле резонатора 3 и т. д. до тех пор, пока не долетят до анода. Такое движение совершают электроны

113