Файл: Капышев, В. И. Радиопередающие устройства сверхвысоких частот [учеб. пособие].pdf

87

Соотношение (ЗЛ б) показывает, что при постоянной ве­ личине В и изменении Еа возможно изменение вида колебаний, которое сопровождается скачкообразным изме­ нением частоты.

Зависимость между Еа и В для различных видов колебаний (условие синхронизма) выразится прямыми ли­ ниями, не проходящими через начало координат (рис. i3,-8)).

Низковольтные виды колебаний соответствуют

Рис. '3,8). Диаграмма видов колебаний магнетрона

высокочастотной нагрузки, подключенной к выходному устройству магнетрона. Эта зависимость определяется по рабочим и нагрузочным характеристикам, которые снимают­ ся экспериментально для магнетронов каждого типа и при­ водятся в справочниках.

88

Рабочие характеристики. Одними из основных харак­ теристик магнетрона, обеспечивающих технически грамот­ ную эксплуатацию, являются рабочие характеристики, определяющие связь между выходкой мощностью,к.п.д., то­ ком, анодным напряжением и величиной магнитного поля при согласованной внешней нагрузке.

На рис. 3 .9“ изображены типичные рабочие характе­ ристики магнетрона.

Рис. 3 ,9 .. Рабочие характеристики магнетрона

При постоянной величине внешней нагрузки режим магнетрона определяется заданием любых двух величин из

ка получается близкой к линейной (рис. 3*9 )• Изобра­ женные на рисунке кривые по аналогии с динамическими

89

характеристиками обычных электронных ламп, дающими зави­ симость анодного тока от анодного напряжения при постоян­ ной нагрузке и фиксированном смещении на сетке, иногда называют динамическими характеристиками магнетрона. Малый наклон динамических характеристик свидетельствует о силь­ ной зависимости анодного тока от напряжения, вследствие чего контроль режима работы магнетрона оказывается более удобным осущ ествят не по напряжению, а по анодному то­ ку.

Магнетрон как нагрузка для источника питания (импульсного модулятора) характеризуется двумя величи­ нами: сопротивлением постоянному току Ro и дифференциаль­ ным сопротивлением Rg,, Величины Ro и ffp. опреде­ ляются соотношениями

магнетрон как нелинейное сопротивление. Для типовых маг­ нетронов соотношение этих сопротивлений определяется

ный заряд приобретает форму круглого ротора без отчет­ ливо выраженных спиц. Такой режим магнетрона называют доколебательным. В этом режиме магнетрон генерирует слабые колебания шумового характера, вызванные неста­ ционарным взаимодействием флюктуаций высокочастотного поля с электронным потоком. В доколебателъном режиме имеется малый и неустойчивый по величине анодный ток, наблюдаемый как дрожание стрелки прибора, измеряющего За,

90

Из расчета первой гармоники тска, наводимого "спи­ цами" сгруппированного пространственного заряда на се­ гментах анодного блока, можно получить следующее выра­ жение для выходной мощности магнетрона:

ется линейной функцией магнитной индукции и тока. Для выяснения общего характера кривых постоянной мощности следует иметь в виду, что при фиксированном значении

ниях анодного напряжения и тока.

Выходная мощность возрастает как с увеличением анодного тока, так и с увеличением анодного напряжения и магнитной индукции. При больших значениях тока появ­ ляется искрение катода, которое может разрушить катод. Зависимость к .п .д . от тока и напряжения более

сложная. При заданной величине анодного тока к .п .д ., так же как и выходная мощность, растет с увеличением анодного напряжения. При неизменном анодном напряжении с увеличением тока к .п .д . сначала возрастает, дости­ гает максимального значения, а затем падает. Такой ха­ рактер зависимости к .п .д . от анодного тока определяет­ ся внутренними электронными процессами, влиянием фа­ зовой фокусировки и потерями в колебательной системе.

При малом токе фокусирующий эффект радиальной со­ ставляющей переменного тока мал, так как мало само электрическое поле. При недостаточной фокусировке, полу-

91

чается низкий к .п .д ., так как значительная часть нахо­ дится в неблагоприятной фазе с точки зрения наилучшего взаимодействия тангенциальной составляющей переменного электрического поля, а также по причине относительно большой утечки электронов из пространства взаимодей­ ствия в торцовые области анодного блока.

При очень больших токах фокусирующее действие ра­ диальной составляющей ограничено эффектом дефокусиров­ ки вследствие очень большой плотности заряда, приводя­ щей к сильному отталкиванию электронов в движущемся электронном потоке. Поэтому при больших значениях анодного тока увеличение тока вызывает более медлен­ ный рост выходной мощности. Потери же в колебательной системе магнетрона, которые можно считать приблизи­ тельно пропорциональными квадрату тока, становятся на­ столько значительными, что к .п .д . магнетрона снижает­ ся.

Таким образом, при заданной величине анодного на­ пряжения существует некоторое оптимальное значение то­ ка, находящееся между рассмотренными выше крайними значениями, при котором получается наиболее высокий к .п .д .

Мощность, генерируемая магнетроном, определяется через к .п .д . следующим образом:

Рвых - Ро%= Ра%Eci .

Электронное смещение частоты. Для всей области рабочих характеристик магнетрона частота колебаний имеет примерно одно значение, соответствующее часто­ те колебаний вида ЗР. Имеются,однако, малые изме­ нения частоты при изменении режима работы магнетрона.

Изменение частоты в зависимости от величины анод­ ного тока при постоянной индукции к высокочастотной

92

нагрузке магнетрона называют явлением электронного сме­ щения частоты (ЭСЧ). График этой зависимости представлен на рис. 3 .1 0 .

Рис. .3 ,1 0 . Электронное смещение частоты в магнетроне

Наблюдаемые изменения частоты объясняются влиянием реактивной проводимости электронного потока B e .

Колебательную систему магнетрона, схе*~а которой представлена на рис. 3.2 для колебаний вида 2F , мож­