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

верстий)

в направлении

щелей

резонаторов

на

1 мм.

К р и в а я настройки

магнетрона

в

достаточно

широком

д и а п а з о н е

частот

(около

3%)

практически

линейна .

Н а

рис. Ш . 5,а

представлены

т а к ж е

кривые

зависи­

мости

мощности

Р н

и суммарного

тока

реактивных л а м п

/ р от н а п р я ж е н и я

Up; на рис. I I I . 5 , 6 — кривые,

о т р а ж а ю ­

эффициента отдачи реактивных

л а м п Ко,

коэффициента

полезного

действия

генератора

г|г и

полного коэффи ­

циента полезного

действия магнетрона

г|п

( г е н е р а т о р +

+ р е а к т о р ) .

А н

а л и з

кривых,

представленных

на

ческой настройкой такого рода могут

найти

применение

на

практике .

П р е и м у щ е с т в о

их

перед

обычными

магнетронами

с

фиксированной

волной очевидно: электрическая под­

стройка

частоты

достигается

без изменения

р е ж и м а

ра­

боты генератора

(тока, н а п р я ж е н и я или

магнитного

по-

, л я ) . Недостаток

т а к ж е

очевиден: они

требуют дополни­

тельного

питания. З а м е т и м ,

однако,

что

возможность

исключена. Пр и этом открывается

з а м а н ч и в а я

перспек­

тива автоматической компенсации

электронного

смеще­

ния частоты (ЭСЧ ) магнетронного

генератора .

Н а

рис. III . 6

и з о б р а ж е н магнетронный

генератор

с двумя реактивными л а м п а м и ,

имеющими разные диа­

метры

катодов [61]. З а м е т и м ,

что с

ростом

индукции

магнитного

поля

в пространстве

взаимодействия

реак­

тивных

л а м п д и а п а з о н электрической

настройки

магне­

трона возрастает, т. е. возрастает

коэффициент

отдачи

реактивных

л а м п

Ко-

гается за счет увеличения

диаметра катода dKV,

т.

е.

отношения

диаметра катода к диаметру анодного отверстия <iaP

(op =

rfKp/rfap).

Остальные размеры резонаторных

систем

генератора

и

реактора,

в том числе диаметры анодных отверстий

(d& и

dap),

одинаковы.

Вывод мощности в данном

случае

осуществляется

посредством свя­

нагрузки с резонаторной системой реактора оказался более

пред­

почтительным (при о р = аг ) для

получения более широкого

диапа­

зона электрической

перестройки

частоты при неизменных режимах

работы генератора

и реактора.

больше внешней добротности

одиночно­

го

блока при

той же

величине связи

1

с

нагрузкой,

вследствие

чего

диапазон

электрической

настройки

магнетрона со-

Реактор

Генератор

Рис. III.6.

Принципиальное устройство

магнетронного

генератора

с автоматической компенсацией ЭСЧ:

/ — а н о д н ы й б л о к ; 2 — ц е н т р а л ь н ы й к а т о д ; 3 — к а т о д ы р е а к т и в н ы х л а м п ;

4—

и с т о ч н и к п и т а н и я .

Рис. II 1.7. Конструкция магнетрона типа

«генератор-реактор» со спа­

ренной

резонаторной системой:

/ — с п а р е н н ы й

а н о д н ы й блок;

2 — к а т о д р е а к т о р а ; 3 — к а т о д г е н е р а т о р а ;

4 —

щ е л ь с в я з и ; 5 — 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 .

пределах и смещение частоты носит индуктивный характер

(с

уве­

личением напряжения Up частота генерируемых колебаний

/ г

уве­

личивается). Таким образом, в режиме самовозбуждения

реактора

ные свои функции — функции генератора с электрической

перестрой­

кой частоты.

На рис. III.8 представлена зависимость диапазона

электриче­

ской перестройки частоты генератора от параметра ар

реактора.

Рис.

Ill.8.

Зависимость

относительной

величины перестройки частоты генерато­

ра от величины отношения диаметра ка­

тода rfKp к диаметру

анодного отверстия

dap

реактора.

(Для

всех

магнетронов

Р „ ~ 5 0

кВт,

QB H ~200.)

Эта зависимость носит явно нелинейный

характер.

Магнетроны

с

электрической

на­

стройкой типа «генератор-реактор»

(рис.

III.7) в силу отмеченных выше недостат­

ков не нашли пока широкого примене­

ния

на практике. Имеются,

правда, поло­

жительные

результаты

по

использова­

нию

в реактивных лампах

(в

отверстиях

резонаторов и в магнетроне-реакторе)

бесподогревных

катодов

(катодов

из чи­

стой меди, бериллиевой бронзы, сплава

меди

с магнием и др.). В

частности,

замечено, что«енагруженная до­

бротность

анодного блока

с металлическими бесподогревными катода­

ми в отверстиях резонаторов уменьшается незначительно,

в то время

как

ненагруженная

добротность

того же блока, но с

оксидными

В работе

[4]

кратко

описаны

некоторые оригиналь ­

ные конструкции

магнетронов,

в

которых электрическая

перестройка'

частоты

в

пределах

нескольких

мегагерц

достигается

наиболее

простым

способом — при

помощи

бинированных способов настройки в конструкциях

мало ­

мощных и мощных магнетронов .

Одна из

таких

конструкций

представлена

на

рис. Ш . 9,а .

Электроны,

эмиттируемые

дополнительным

п о д в и ж н ы м

катодом, двигаясь по циклоидальным

тра­

магнитном

полях и в с л а б ы х В Ч

полях

диодного

про­

м е ж у т к а сегменты — подвижный

катод,

образуют

вра ­

щ а ю щ у ю с я

электронную «втулку»

с высокой плотностью

подвижный

катод

перемещается

в с л а б о м

В Ч

поле.

Д а л ь н е й ш а я

м о д и ф и к а ц и я

описанного

способа

на­

стройки обследована автором в 1956 г. Кольцевой

(не­

подвижный)

катод

с

оксидным покрытием

такой

конст­

рукции р а з м е щ е н в пространстве

м е ж д у с в я з к а м и

(см.

рис. III.9,б).

П р и

этом электрическая

перестройка ча­

стоты

мощного

импульсного

магнетрона

(Рн=2

Мвт)

в пределах нескольких мегагерц обеспечивается

регули­

ровкой

н а п р я ж е н и я

и

тока в

диодном

п р о м е ж у т к е

связ­

ки — дополнительный

катод .

Если ж е

дополнительный

катод сделать

п о д в и ж н ы м ,

трона в широком д и а п а з о н е частот в сочетании

с элек­

трической подстройкой частоты, что позволяет

наиболее

просто производить

настройку

магнетрона .

Электрическую

настройку

магнетрона непрерывного

действия м о ж н о т а к ж е осуществить изменением

емкости

промежутке м е ж д у основным катодом

и

дополнитель ­

ным

анодом

(коллекто­

р о м ) ,

концентрически рас­

положенным м е ж д у от­

верстиями

резонаторов и

с в я з к а м и

анодного

блока .

П р и этом эмигрирующие

части катода на обоих его

концах

заметно

выступа­

ли

в

торцевые

полости,

а коллектор был изолиро­

ван

от

анодного

блока .

Д л я

получения

электрон­

ных

пучков

необходимой

/ — а н о д н ы й блок; 2 — к а т о д

м а г ­

н е т р о н а ; 3 — д о п о л н и т е л ь н ы е

к а т о ­

плотности к коллектору

и катоду

подключался

дополни­

тельный источник питания. Р а д и а л ь н ы е электронные

пуч­

ки, проходя в непосредственной

близости от

связок, изме­

няли

динамическую

емкость

последних

относительно

сегментов анодного

блока, б л а г о д а р я чему

частота

коле­

баний изменялась . Таким способом была

осуществлена

перестройка частоты магнетрона

10-см д и а п а з о н а

в пре­

делах

нескольких

процентов

при

выходной

мощности

Р п = 20н-30 Вт. О д н а к о

магнетроны

такой

конструкции

не нашли широкого применения: диапазон

электриче­

ской

настройки

магнетрона

с

дополнительным анодом

(коллектором)

критичен

по отношению к величине

маг­

нитного поля.

6. Электрическая

настройка

магнетронов изменением

параметров среды

(е,

ц, о)

электронная

п л а з м а (электронный

пучок в

в а к у у м е ) ;

электронно - ионная п л а з м а

(электронный

пучок

в разре­

женном г а з е ) ;

электронно - ионная

п л а з м а ,

в о з н и к а ю щ а я

под действием

электрического р а з р я д а

м е ж д у двумя

«холодными»

электродами;

сегнетоили

параэлектрики .

метры

(е,

сг) в довольно

больших

пределах .

Д л я всех

типов

электронно-ионных

п л а з м

диэлектрическая

посто­

янная

е < 1 ,

а д л я

всех

сегнето-

и

п а р а э л е к т р и к о в

е З > 1 .

С изменением

магнитного

поля

п а р а м е т р ы

ферритового

с т е р ж н я

(ц,

сг)

т а к ж е изменяются

в

довольно

больших

пределах,

причем

р,3>1.

Способы настройки магнетронов, основанные на ис­

пользовании

пучка

электронов

в вакууме

(в отсутствие

и при

наличии

магнитного

п о л я ) ,

были описаны во вто­

ром п а р а г р а ф е

настоящей

главы . Р а с с м о т р и м

основные

особенности

способов

электрической

настройки

магне-