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

П р и р е ж и м а х ,

у к а з а н н ы х в

т а б л .

1V.4,

мощность

в импульсе РЦ л е ж а л а

в пределах

от 20 до 60 кВт. Так,

например,

дл я

среднего

р е ж и м а

(Б = 4 150

Гс,

UA =

= 13,5 кВ, / а с р

= 50 мА) Р н « 4 0 кВт, к. п. д. г, ^ 6 % .

В

табл . IV.5 приведены

результаты

испытаний

маг­

нетронов

с замкнутой в коль­

цо

резонаторной

системой,

в которой

н а и б о л ь ш а я

раз ­

ница

р а д и а л ь н ы х

длин

резо­

наторов,

расположенных

на

оси симметрии системы, со­

ставляет

0,2 мм, что

соот­

Рис.

IV.19.

Конструкция

маг­

ветствует

расстройке

по ча­

нетрона

с плавно

изменяющи­

стоте

дл я

этих

резонаторов

мися

параметрами

резонато-

на

75

Мгц.

Конструкция

. ров:

такого

магнетрона

схема­

/ — а н о д н ы й

б л о к

с о д и н а р н ы м и

с в я з к а м и ;

2 — в ы х о д н о е

у с т р о й с т в о

тически

показана

на

рис.

к о а к с и а л ь н о - в о л н о в о д н о г о

т и п а .

IV.19.

И з

табл . IV.5 видно, что максимальное

изменение ча­

стоты

А/г макс = 42

МГц ; относительная

величина

пере­

стройки

частоты

Д/г //г = 0,43%;

крутизна

электронной

настройки

5 / = 1 4

кГц/В .

Т а б л и ц а

IV.5

Результаты

динамических испытаний

магнетрона

с замкнутой в кольцо резонаторной

системой

щелевого

типа

Ш = 3 0 )

с двусторонними

одинарными

связками без

разрывов

(В=4125

Гс, Q=1000)

Анодное напряжение 11л , кВ

16

17

18

19

Средний

анодный ток

/ а ср>

12,0

13,0

14,0

14,5

мА

Мощность

в

импульсе

65

80

80

80

кВт

К. п. д. т), о/0

34

36

32

29

Длина волны

колебаний к,

3,026

3,032

3,038

3,040

см

Д а н н ы е

табл .

IV.5 позволяют

у т в е р ж д а т ь ,

что

маг­

нетроны с относительно небольшим числом слабо

рас­

строенных

резонаторов

по своим

входным

и

выходным

п а р а м е т р а м

практически

не

отличаются

от

обычных

магнетронов с одинаковыми резонаторами

того ж е

типа.

По

стабильности

ж е

колебательного

р е ж и м а

они

пре­

восходят

обычные

магнетроны,

б л а г о д а р я

чему

найдут

применение в

практике .

нах с замкнутыми резонаторными системами .

Д а н н ы й

факт находится в полном согласии с общим

д л я всех

Опыты с

магнетронами — электронными переключа ­

телями т а к ж е

у б е ж д а ю т , что при использовании разом ­

ного р е ж и м а к другому происходит

«мягко»,

виды

ко­

лебаний

н а г р у ж а ю т с я приблизительно

равномерно, а чи­

сло их становится равным числу резонаторов JV (разом ­

кнутой

системы) .

Соответственно

нулей

и

полюсов

у

функций Zn x (co)

и Увх(со) д л я резонаторной

системы

с

разомкнутыми

концами становится

вдвое

больше,

чем

д л я замкнутой

системы той ж е конструкции

и

с тем

ж е

числом

резонаторов . П о этой причине

магнетроны —

электронные переключатели с разомкнутыми

резонатор­

ными

системами о к а з а л и с ь менее эффективными,

чем

магнетроны — электронные переключатели с

замкнутыми

Объясняется

это тем, что виды колебаний

резонатор­

ной системы

с

разомкнутыми и несвязанными

по элек­

тромагнитному

полю концами могут быть нагружены

сколь угодно

сильно (до Q B H ~ 1 ) . Когда концы

системы

о к а з ы в а ю т с я

согласованными с внутренними

поглотите­

л я м и или (при

помощи выходных устройств) с внешни­

ми нагрузками,

резонансные свойства системы

утрачи­

ваются, виды колебаний становятся условными

и коле­

бательная

система

п р е в р а щ а е т с я

в полосовой

фильтр .

В о з б у ж д е н и е и генерирование

колебаний при

таких

условиях

в о з м о ж н ы

л и ш ь на обратной волне: ф а з о в а я

скорость волны Уф имеет то

ж е направление, что

и ско­

рость

электронных

сгустков

(«спиц»)

ve,

а

групповая

скорость распространения волны игр

имеет

обратное па-

правление, с о в п а д а ю щ е е с направлением

распростране ­

ния

энергии

в

системе. Н а

этом принципе

было

р а з р а ­

ботано

большое

количество

промышленных

образцов

генераторов

магнетронного

типа, именуемых карсинотро -

нами

( Л О В М )

и к а р м а т р о н а м и . В

данном

случае

усло­

вия

обратной

связи, необходимые д л я

всякого

самовоз­

б у ж д а ю щ е г о с я

генератора,

выполняются

автоматически

(внутренняя

о б р а т н а я связь

по электронному

потоку) .

водятся . В а ж н о

лишь отметить

физическое

родство

та­

ких генераторов

с

магнетронами

и у к а з а т ь

па

возмож ­

ность

расширения

диапазона

электронной

настройки

магнетронов р а з м ы к а н и е м системы. Именно

на

послед­

нее обстоятельство

обратил

внимание В. П.

Тычинский

в 1950

г. [60].

Главным условием эффективной работы магнетронов

цилиндрической

конструкции

с

разомкнутыми

з а м е д л я ­

ющими

системами

в р е ж и м е

электронной настройки

яв­

редь,

определяются

многими

ф а к т о р а м и ,

в

том

числе:

числом элементов

з а м е д л я ю щ е й системы;

конструктив ­

ными

п а р а м е т р а м и

системы

и пространства

взаимодей ­

ствия;

п а р а м е т р а м и

режима;

характером

эмиссионного

покрытия катода

и

режимом его работы; характеристи ­

ками

согласования

системы;

степенью р а з в я з к и

концов

личиной

сопротивления

связи

Z C B

и

многими

другими

ф а к т о р а м и .

П р и

этом

величина

Z 0 B

определяется к а к

умноженное

на 1/pV

отношение

усредненного

значения

к в а д р а т а напряженности поля в

месте

п р о х о ж д е н и я

электронного

потока

к

полной

высокочастотной

мощно­

сти, передаваемой

по

системе

( р е — п о с т о я н н а я

распро­

странения

взаимодействующей

гармоники) .

А. Л.

Рогожников,

воспользовавшись

конструктивной

идеей

В. П. Тычинского [60], осуществил

перестройку частоты

в

магнет­

роне 10-см диапазона

с разомкнутой

резопаторной

системой

измене-

1 — р е з о н а г о р н а я с и с т е м а ; 2—катод;

3 — у п р а в л я ю щ и й э л е к т р о д ;

4—выход-

нос у с т р о й с т в о ; 5 — п о л и г о н а л ь н ы е с в я з к и .

П р и не очень большом числе

р е з о н а т о р о в N

в прибо­

рах магнетронного

типа с разомкнутыми з а м е д л я ю щ и м и

системами условия

з а м ы к а н и я

электронного

потока

но рассматривать как магнетроны с разомкнутыми

за ­

медляющими системами . П р и

этом предполагается,

что

в полосе частот, ограниченной

полосой пропускания

к а ж ­

стемы

с

входным

и

выходным

к а н а л а м и

и и д е а л ь н а я

р а з в я з к а

концов

системы

по

электромагнитному

полю

бегущей

волны, т. е. в системе отсутствует стоячая волна.

Н а р у ш е н и е этих условий может привести к

установ­

лению

в

амплитроне

или

ультроне

автоколебательного

р е ж и м а

(при

отсутствии

входного

сигнала)

и к

неустой­

чивости

усилительного

режима

(при

наличии

входного

с и г н а л а ) .

Р е ж и м

автоколебаний

в

усилителях

обычно

относят

к

категории

нежелательных

(паразитных)

коле­

бательных

режимов .

В связи с проблемой электронной настройки

магне­

тронов

научный

и

практический

интерес

представляет

следующий вопрос: существуют

ли

условия,

при

которых

в амплитроне

или

ультроне при

отсутствии

внешнего

сигнала

или

при

наличии

синхронизирующего

сигнала

вопрос.

Такими условиями являются: 1) наличие

замкнутого

на себя электронного потока; 2) наличие стоячей

(кроме

бегущей) волны в системе; 3)

наличие р е ж и м а

ограни ­

чения тока эмиссии с катода

температурой,

т. е. р е ж и ­

ма, при

котором прикатодная

втулка пространственного

з а р я д а

отсутствует или слабо

в ы р а ж е н а ,