Файл: Самсонов, Д. Е. Основы расчета и конструирования магнетронов. (Настройка. Стабилизация. Вывод энергии. Холодные измерения).pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 186

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ж е время плотность

з а р я д а

в луче

р (в

«лучевом пен­

тоде»)

при у с к о р я ю щ е м н а п р я ж е н и и

С/0 == 100 В

и

плот­

ности

тока / = 0,2

А / с м 2

составляет

только

—3,35 X

Х Ю ~ 4

К л / м 3 .

И н а ч е

говоря, при использовании

магне-

тронного диода в качестве реактивной

л а м п ы

могут

быть получены в десятки раз большие

плотности

про­

странственного

з а р я д а , чем при использовании

реактив ­

ных л а м п типа

«лучевой пентод».

 

 

 

 

5

Рис, III.3. Настройка электронными потоками, управляемыми в диод­ ных промежутках «резонаторы блока — дополнительные катоды»:

/ — а н о д н ы й б л о к ; 2 — к а т о д м а г н е т р о н а ; 3 — к а т о д ы р е а к т и в н ы х л а м п ; 4 — п е т л я с в я з и с п о л е з н о й н а г р у з к о й .

М е х а н и з м токопрохождения

в таком магнетронном

диоде

во многом подобен

механизму

токопрохождения

в обычном

многорезонаторном

магнетроне. Отличие со­

стоит

л и ш ь

в том, что магнетронные

диоды,

используе­

мые в

качестве реактивных

л а м п , р а б о т а ю т

в

недовоз-

бужденном

р е ж и м е . О д н а к о дл я осуществления

эффек ­

тивной электрической настройки магнетрона при данном

способе

одного требования

недовозбужденности

р е ж и м а

работы

реактивных

л а м п

недостаточно.

 

 

 

 

 

И з общих

физических

с о о б р а ж е н и й

и из опыта

мож­

но

заключить, что

магнетронный

диод

ка к

р е а к т и в н а я

л а м п а

тем

эффективнее

работает,

чем

выше

плотность

пространственного

з а р я д а

 

и электростатическая

энергия,

з а п а с е н н а я

в

электронном

облаке,

о к р у ж а ю щ е м

катод

деформированной

электронной

«втулке»);

чем

боль­

ше

величина

отношения

кольцевого

конвекционного то­

ка

к р а д и а л ь н о м у конвекционному

току и благоприятнее

в нем

сочетаются

( с к л а д ы в а ю т с я )

 

э ф ф е к т ы смещения

частоты

из-за

наличия

электронной

 

втулки и

реактивной

с о с т а в л я ю щ е й

наведенного

тока,

 

 

 

 

 

 

7—453

97


И н а ч е

говоря,

с у м м а р н а я

э к в и в а л е н т н а я проводи­

мость

реактивных

л а м п Yv,

д е й с т в у ю щ а я п а р а л л е л ь н о

электронной проводимости

Yc, д о л ж н а

с о д е р ж а т ь не­

б о л ь ш у ю

активную с о с т а в л я ю щ у ю

Gv

положительного

з н а к а

и в о з м о ж н о

большую величину

реактивной состав­

л я ю щ е й

Вр

т а к ж е

положительного

з н а к а .

 

 

 

 

 

Н а и б о л е е благоприятны м

р е ж и м о м

реактивных

л а м п

(когда

у к а з а н н ы е

дв а

э ф ф е к т а смещения

частоты

скла ­

д ы в а ю т с я )

я в л я е т с я такой р е ж и м ,

при

котором

углова я

скорость

электронного

 

о б л а к а

в

реактивной

л а м п е

ю,,.

меньше синхронной угловой скорости ю с , причем

 

 

 

 

«е = 7 л ( 1 -r2Jr2),

 

а » С = 1 / А ( 1

 

 

-r2jO-

 

 

З д е с ь гск<.г0!^:га)

— синхронный

радиу с

электронного

о б л а к а ,

связанный с потенциалом

анода

л а м п ы

Uac,

сле­

д у ю щ и м соотношением

[7]:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

-

r

l

^

f

-

^

^

f

'

!

]

'

 

<||1Л2>

П р и

гса

 

имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

потенциал

( t / a c )

с о о т в е т с т в у е т

кинетической

энер-

 

 

 

 

 

 

о

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гии электрона, двигающегося у анода

по

окружности

с

синхронной скоростью шс .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В свете в ы с к а з а н н ы х соображени й

в а р и а н т

реактив ­

ных

л а м п

 

(рис.

III.3,а)

является

невыгодным

потому,

что при рабочих магнитных полях

плотности

пространст­

венного

з а р я д а

и

кольцевого

конвекционного

тока

в

ре­

активных

л а м п а х

о к а з ы в а ю т с я

недостаточными,

чтобы

вызват ь заметный эффек т смещения частоты,

и в р а щ а ю ­

щееся

о б л а к о

пространственного

з а р я д а

в

любой

мо­

мент времени подвергается у с к о р я ю щ е м у действию силь­

ного ВЧ электрического

поля с одной

стороны катод а

и т о р м о з я щ е м у

действию

с противоположной

стороны,

что о с л а б л я е т

э ф ф е к т смещения частоты. О б а

ф а к т о р а

приводят к

чрезмерному

увеличению р а д и а л ь н ы х

кон­

векционных токов и к уменьшению коэффициента

отда­

чи реактивных

л а м п Ко-

К р о м е того, такие

реактивные

л а м п ы о б л а д а ю т низкой

электрической

прочностью, по­

этому они не н а ш л и практического

применения .

 

Несравненно

больший практический интерес

представ ­

л я е т в а р и а н т

реактивных

л а м п , у

которых

катоды

раз -


м е щ е ны в отверстиях

резонаторов

анодного

блока

(рис.

I I I . 3 , 6 ) .

Опыт

разработки

таких

магнетронов по­

казывает, что с уменьшением

мощности

Рк, отдаваемой

магнетроном в нагрузку, и внешней добротности

диапа ­

зон

электрической

настройки

магнетрона

расширяется .

 

fv/fo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<4р

 

 

 

 

 

 

0,999

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,998

ш

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,997

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,996

 

 

 

 

 

8

10

 

Up, кВ

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

 

 

Рн,кВт

 

 

 

 

 

О-О ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

120

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

U-0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

О

 

 

 

 

 

 

 

10

 

к В

 

Рис.

II 1.4. Изменение

кривых

настройки

(а),

полезной мощности и

анодного тока реактивной

лампы

(б) в зависимости от величины сме­

 

 

щения

катода

в направлении щели

резонатора:

 

О — О — О

с м е щ е н и е к а т о д а

от ц е н т р а

на 0,5 м м ; Д — Д — Л

с м е щ е н и е к а т о д а от

 

 

ц е н т р а на

2,0 м м ;

В = 1б00

Гс;

rfKp-2,5

мм ; с?ар10,0 м м .

 

К р и в ы е перестройки частоты

носят нелинейный х а р а к ­

тер и хорошо описываются п р и б л и ж е н н ы м

соотношени­

ем

( I I I . 3 ) . Экспериментально

установлено,

что х а р а к т е р

кривых

настройки

зависит

от

положения

катодов

реак ­

тивных

л а м п .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н а рис. 111.4 представлены динамические характери ­ стики магнетрона с одной реактивной лампой, у которой

7*

99


к а т од был смещен в направлении

щели

резонатора

на

0,5 и

на

 

2,0

мм. Рисунок у к а з ы в а е т

на

практическую

возможность

^ и с п р а в л е н и я »

нелинейности

кривой

на­

стройки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н а

рис. 1П.5 представлены

динамические

х а р а к т е р и ­

стики

магнетрона 10-см д и а п а з о н а

с семью реактивными

л а м п а м и ,

у

которых

катоды

смещены

(от

центров

от-

/ Л

 

i Hi

1

 

 

 

 

 

I , , А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,0

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

160

 

 

 

 

 

 

 

 

0,993

 

 

 

 

 

 

 

 

31

 

 

 

 

120

 

 

 

 

 

 

 

 

0,986

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

 

 

 

80

_

 

 

 

 

 

 

 

0,979

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

0,972

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,965

О

Z

 

3

iD

 

Uv, мВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-x—x-xL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

?r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w ^

*-*

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

In

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

Ко

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

8

10

 

 

 

Рис. III.5. Характеристики

магнетрона Ю-см диапазона с семью ре­

активными лампами, у которых катоды смещены от центров отвер­

стий в направлении щелей

резонаторов

на 1 мм:

В=-1900 Гс; d K p = 2 , 6 м м ; d a p - =10,0

мм . X к. п .

д . г е н е р а т о р а ,

100