Название: Электровакуумные приборы (Алексеев C. Н.)

Жанр: Военный

Просмотров: 4042


5.1  maгнетронный генератор

Разработанный впервые  инженерами Н. Ф. Алексеевым и Д. Е. Моляро-

вым магнетронный генератор нашел широкое применение как генератор мощных колебаний сантиметрового диапазона [5, 9].

По  своей  принципиальной  схеме  магнетрон  представляет  собой  двух-

электродную лампу (диод), помещённую в магнитное поле (рис. 5.1, а). Анод лампы — медный цилиндр, в центральной части которого высверлено круг- лое широкое отверстие (рис. 5.1, б). По периферии центрального отверстия высверлено несколько одинаковых цилиндрических отверстий меньшего диаметра, которые представляют собой камеры объёмных резонаторов. Каж- дый такой объёмный резонатор имеет щель, соединяющую его с централь- ным отверстием анода.

 

 
По оси центрального отверстия анодного блока расположен подогрева- тельный катод с высокой эмиссионной способностью. Нить  накала катода соединяется с источником питания специальными выводами. Предусмотрен также отдельный вывод (рис. 5.1, б) для выхода энергии высокочастотных колебаний из камер объёмных контуров.

 

Рис. 5.1 Многокамерный магнетрон:

а — диод, помещенный в магнитное поле;

б — разрез многокамерного магнетрона;

в — магнетрон, помещенный в магнитное поле

 

 

К торцам анодного блока магнетрона привариваются медные крышки. Внутри анода создаётся вакуум. Для лучшего охлаждения корпус блока име- ет на внешней поверхности ребристые радиаторы.

Принцип  действия магнетронного  генератора основан  на возбуждении

колебаний в объёмных резонаторах. Для этого между анодом и катодом при- бора прикладывается высокое напряжение, положительный полюс которого соединен с анодом. Кроме того, как уже отмечалось, весь блок в целом по- мещается в сильное магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами (рис. 5.1, в).

В результате электроны, вылетающие из катода, находятся под воздейст-

вием двух сил: одна сила, обусловленная наличием электрического поля, за-

ставляет электроны двигаться в радиальном направлении; другая, обуслов- ленная наличием магнитного поля, заставляет электроны искривлять свою траекторию.

Подбирая величину электрического поля (изменением анодного напря- жения) и величину магнитного поля (изменением силы магнита), можно до- биться такого положения, когда электроны, вылетевшие с катода, описав ок-

ружность, будут проходить вблизи анода, после чего снова возвращаться на катод (рис. 5.2). При этом лишь незначительная часть излучённых электро- нов попадает на анод, в то время как большая их часть возвращается в об- ласть катода.

Около анода создаётся условие динамического равновесия, при котором возвращающиеся к катоду электроны заменяются вновь вылетевшими.

Так как электроны непрерывным потоком двигаются от катода к аноду,

 

 
возле анода, около щелей объёмных резонаторов образуется вращающийся пространственный заряд кольцевой формы (рис. 5.2). Двигаясь по окружно-

 

Рис. 5.2 Принцип действия магнетрона

 

 

сти центрального отверстия анодного блока, электроны проходят около ще- лей объёмных резонаторов. Благодаря этому в каждом объёмном резонаторе возбуждаются, а затем поддерживаются незатухающие высокочастотные ко- лебания.

Энергию высокочастотных колебаний из магнетрона в большинстве слу- чаев выводят при помощи витка провода (рис. 5.1, 5.2), помещённого в  по- лость одного из резонаторов. Другой конец витка соединяется с коаксиаль- ной линией (или с волноводом), по которой энергия и передаётся в антенну.

Так как связь между всеми резонаторами магнетрона очень сильная, то одного витка (в полости одного из резонаторов) вполне достаточно, чтобы отобрать энергию из всех резонаторов магнетрона.

Магнетронные генераторы позволяют получить на волне 10 см мощность в импульсе более 3000 кВт, а на волне 3 см — свыше 500 кВт. Известны маг- нетроны, которые дают возможность создать колебания, длина волны кото-

рых =2 мм.

Существенным недостатком всех магнетронных генераторов является трудность изменения частоты генерируемых колебаний.