Стр.302-376 (Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Том 2 (1972))

! волновой части сантиметрового диапазона. При более высоких мощностях, а также при более коротких волнах используют в основном волноводные выводы. Между стандартным прямоугольным волноводом и анодным блоком обычно включается четвертьволновый волноводный трансформатор (рис. 7.29), понижаюгций сопротивление нагрузки в 100 — 200 раз. В качестве трансформаторов используются также многоступенчатые четвертьволновые и экспоненциальные пе. реходы. Катод играет значительно ббльшую роль в работе магнетронов, чем в работе большинства других электронных приборов СВЧ.

Длина и диаметр катода необращенного магнетрона имеют пределы ввиду ограничений, накладываемых на высоту анодного блока 1„ диаметр анода г)з и отношение О = —" (см. 27.6 к и 7.8, а). Требования к удельной эмиссии становятся особенно высокими. Если в ! 0-см диапазоне типичная величина эмиссии с катода магнетрона в импульсе составляет 10 а!Сма, то в Зксм диапазоне требуемая плот. ность тока доходит примерно до 30 а!Сага.

С дальнейшим укорочением волны происходит соответствующий рост требуемой эмиссии, К катоду магнетрона предъявляется допол. нительное требование — способность работать рнс 7.29 Волттонодный с достаточным сроком службы в условиях вывод энергии магистра- значительной обратной бомбардировки. Звана 3-см диапазона с од- оступенчать четверть- чительиую роль в работе магнетрона играет волновым трансформато. втоРичная электронная эмиссия с катода.

рам: В связи с этим к материалу катода предъяв! — ааадама алак, 3 — транс- ЛИЕТСИ Таижс ТрсбозаНИЕ ВЫСОКОЙ ВТОРИЧНой форматер, 3 †«руглае стеклянное нли керамксескае ЭМИССИИ. При разработке магнетронов большое зна- чение имеют и другие вопросы, связанные к конструкцией катода и его выводов. На рис. 7.30 схематически показаны два основных варианта конструкции катода с радиальными и аксиальными выводами. Наиболее удобной является аксиальная конструкция, при которой выводы катода и накала имеют коакси. альное расположение и проходят через отверстие в полюсном наконечнике, входящем непосредственно в вакуумную оболочку прибора. Несмотря на достигнутые успехи, катод является самым слабым местом современных магнетронов. Основной причиной выхода магнетрона из строя является резкое ухудшение свойств катода, несмотря на то, что все остальные узлы магнетрона, как правило, остаются в полной исправности.

Дальнейшее изучение и усовершенствование катодов позволит значительно улучшить основные параметры магнетр онов. В заключение остановимся на особенностях магнитной системы магнетронов. Требующа яся величина магнитной индукции обычно 2 7 а) Рис 7.30. Радиальные (а) и аксиальные (б) выводы катода и накала в магнетронах: т †аноди блок; т †кат; г — концевые диски катода; 4 †выв пагода и накала;  †катода драссель; 6 †стек или керамика; à †железн полюсный наконечник; 8 — пермендюровмй наконечник; Р†выв накала; то †труб ллн откачки тем больше, чем короче длина волны.

Типичные значения В.для 10-слй диапазона составляют 0,12 — 0,25 тин в 3-сдт диапазоне требуемое магнитное поле имеет уже порядок 0,3 — 0,5 тл. Таким образом, в миллиметровом и тем более в субмиллиметровом диапазонах волн весьма актуальным является снижение требующейся величины магнитного поля. Именно поэтому иногда используются магнетроны, работающие на пространственной гармонике поля, отличного отл вида. 2 а) 2 о7' г) Рис 7 31 Постоянные магизмы и электромагниты для магнетронов с радиальныь|и (а, б) и аксиальными (з, г) выводами катода: т — магнетрои; т — магвитнаи цепь из магиитноизгкога мате.

рмалвг а -материал с большой коарцнтивной силой; 4— квтршка злектромагнита I Из соображений малых габаритов и веса обычно отказываютсд от электромагнитов и применяют почти исключительно постоянныгмагниты. В лабораторных условиях при разработке и исследованиях магнетронов, однако, более удобными оказываются электромйгниты, позволяющие в широких пределах изменять величину магнитного поля.

Форма магнитной цепи электромагнитов и постояппмх магнитов выбирается из соображений минимального поля рассеяния Не. которые варианты конструкций изображены на рнс. 7.31.7 В магнетронах, как и во многих других электронных приборах СВЧ, широкое распространение получила пакетировпнная система, при которой постоянный магнит не является съемным и после заводской сборки служит неотъемлемой частью прибора. В качестве основного материала для постоянных магнитов используются специальные магнитные сплавы — магнико, альнико и др., обладающие большой коэрцитивной силой и большой остаточной индукцией. Расчет и изготовление постоянных магнитов представляют самостоятельную п роблему [261. а.

Типичные конгтракцны н параметры маанетроноа Основное назначение современных импульсных магнетронных генераторов — передатчики радиолокационных станций и других радиотехнических устройств, в том числе линий импульсной связи, рнс 7 32 Устройство типичного н:лпульсного ненастранваечого ыагнгтропа ю-гас диапазона: ! — аиодвый блок, 1 — катод, а — петля вывода ввергни, е — двойные «опыление свивки, 5 — ноакспальггый вывод внергин, 6 — боковые крышки; 1 — вывод пагода н накала а— вывод накала Е -труок» длн откачки; 1а †ков; 11 †стек ра отелеметрических систем, маяков и т.

п. Магнетроны находят так?ае применение в качестве мощных генераторов, питающих линей. ные электронные ускорители. Магнетроны непрерывного режима все более широко применяются в установках промышленного и бытового СВЧ нагрева. Диапазон мощностей импульсных магнетронов составляет от десятков ватт до !О Мвт. Магнетроны непрерывного режима выпускаРис 7 33 Устройстно гнпичного импульсного магиетрова 3-см диапазона (без постоянных магнитов), В более крупном масштабе изображена устройстно на?ода, снязок н аяодного блока: ! — анвдный блок в раднввврпм, ? — пвлюсныэ нанпначннк; 8 — наввдная нажав,  — назад; б — окно вывода энергии; 6— связки 1 †и -в брваный четвертьволнпвый трансформатор.

 — пермендюровыа нанонечннкн ются на мощности от долей ватта до нескольких десятков киловатт. Устройство двух типичных импульсных магнетронов приведено на рис. 7.32 и 7.33. Параметры тех жс магнетронов указаны в табл. 7.2 (Хв 1 и 2). Параметры типичных коаксиального и обращенного коаксиального магнетронов даны в таблице под № 3 и 4. Внешний вид коаксиального магнетрона показан на рис. 7.34. Типичные параметры магнетрона непрерывного режима, предназначаемого для СВЧ печей, приведены в табл.

7.2 под № 5. В конце таблицы т 2 указаны параметры маломощного магиетрона напра. рызиого режима — митрола, отлнчнтельяой особенностью которого является весьма широкий диапазон электронной настройки Устройство матрона а схема аго включении представлены на рис 7,35 В этом приборе катод вынесен аз пространстэз ззанмодейстэия и расположен ндоль оси аа одном нз горцоз Катод окружен коническим дополнктельиым анодом — уцраэляющкм элекэродом, ЗОЬ образующим вместе с катодолч магнетронную пушку типа Кайпе — Тейлора Вместо катода нну~рн резонаторной системы расположен цилиндрический неумиттирующнй отрицательный электрод(схолодный катоде), создающий з пространстве взаимодействия постоянное радиальное электрическое ноле, как н обйчном магнетроне Электронный поток, имеющий вид полой трубки, инжектнруется в пространство взаимодействия митрона и взаимодействует с полем п-вида колебаний.

При (/вт = сопи! (см. рис. 7 35) постоянное анодное напряжение (Уя практиче. ски не влияет на величину анодного тока, что позволяет использовать в ечистом виде» явление электронной настройки магнетронов Для реализации широкого диапазона электронной настройки нагруженная добротность реаонаторной сп. ,7 б ттис. 7.35. Устройство магнетрона, настраиваемого нзпряжением: т — накаленный катод; у — отрицательный знеитрод; и — конический управляющий звектрод; 4 — внодные лвиели (систеыв встречнык штырей); б — кервыикв; б — внодные кольца двя включения внешней чести резонатора; 7— нвружный резонатор Рнс 7 34.

Внешний вид импульсного пакеты рованного коаксиального магнетрона 3-см диапазона стемы снижается до 2 †. В митроне, изображенном на рис. 7.35, использована встречно-штыревая система, соединяемая двумя металлическими кольцами с внешним ннзкодобротным резонатором. С помощью митронов получают диапазон электронной настройки, доходящий до одной октавы при малой генерируемой мощности. При В = сопя( частота колебаний изменЯетсЯ линейно в завИсимости от величины (Ув; зависимость тген = г ((Уа) хорошо описывается уравнением (7.37).

Таким образом, митроны могут успешно конкурировать с лампами обратной волны типа О. Дополнительным преимуществоь~ магнетронов, настраиваемых напряжением, является высокий к. п. д., составляющий от 25 — 30ото до 70зтй (прн сужении диапазона электронной настройки до 1Π— 20% от средней частоты). ф 79. ИМПУЛЬСНЫЙ РЕЖИМ МАГНЕТРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ Магнетроны широко используются н импульсном и кодово-импульсном режиыах Типичная длительность импульса составляет примерно ! мксек при частоте повторения от нескольких сотен до нескольких тысяч импульсов в секунду.