4.2. Характеристики многорезонаторного магнетрона

Вольт-амперная характеристика. Вольт-амперная характеристика для различных значений магнитной индукции показана на рис. 3.

Характеристика электронного смещения частоты. Кривая электронного смещения частоты представляет собой зависимость частоты от анодного тока (рис. 4). При увеличении v_П, необходимом для роста анодного тока, возрастает скорость переноса v_П электронов. Электронные спицы несколько смещаются относительно СВЧ поля. Появляется фазовый сдвиг. Частота генерации определяется из условия баланса фаз. Для выполнения баланса фаз возникший фазовый сдвиг должен быть скомпенсирован фазовым сдвигом резонансной системы. Последний зависит от частоты, так как фазовая скорость есть функция частоты. Следовательно, при различных значениях анодного напряжения в режиме автоколебаний баланс фаз выполняется на различных частотах.

4.3. Параметры магнетрона

Основными параметрами магнетрона являются: рабочая частота или диапазон генерируемых частот (в случае перестраиваемого магнетрона), выходная мощность, коэффициент полезного действия (электронный КПД), крутизна электронного смещения частоты. Электронный КПД представляет собой отношение выходной мощности P_вых к мощности P₀, потребляемой анодной цепью ( , где U_a и I_а – анодные напряжение и ток соответственно).

Крутизна электронного смещения частоты

.

Электронное смещение частоты – явление нежелательное во многих применениях магнетрона. Поэтому стараются работать при анодных токах, соответствующих минимальному значению крутизны электронного смещения частоты.

4.4. Условное обозначение магнетрона и схема питания

С хема подключения источников питания и условное обозначение магнетрона показаны на рис. 5. Для обеспечения условия безопасности работы анодный блок магнетрона соединяется с корпусом установки и заземляется. В противном случае между корпусом установки и волноводным трактом, соединенным с анодным блоком магнетрона, было бы приложено высокое анодное напряжение.

5. Схема лабораторной установки

Структурная схема лабораторной установки изображена на рис. 6.

В лабораторной работе исследуются характеристики магнетрона непрерывного действия. Питание магнетрона (анодная и накальная цепи) осуществляется от блоков источников питания БП. В исследуемом магнетроне имеются два выхода СВЧ мощности. К одному из них подключена волноводная короткозамкнутая СВЧ линия КЗЛ. Изменяя длину этой линии, можно регулировать величину реактивной нагрузки магнетрона. Энергия СВЧ колебаний с другого выхода через ферритовый вентиль α и направленный ответвитель НО поступает в волноводный эквивалент антенны – согласованную нагрузку и поглощается. Применение ферритового вентиля уменьшает влияние последнего СВЧ тракта на работу магнетрона. От направленного ответвителя НО часть мощности поступает в измерительную головку измерителя мощности М3-51. Переходное затухание направленного ответвителя составляет 30 дБ. Для исследования вольт-амперной характеристики магнетрона необходимо регулировать напряжение анодного источника питания и измерять анодный ток с помощью прибора, расположенного на передней панели блока источников питания. Для увеличения точности измерений анодного напряжения в схеме применен вольтметр с цифровым отсчетом В7-16. Величина магнитной индукции в магнетроне изменяется с помощью магнитного шунта – стальной пластины, шунтирующей полюса постоянного магнита. Исследование зависимости частоты генерации от анодного тока проводится при номинальной магнитной индукции (без магнитного шунта). Величину анодного тока изменяют, регулируя анодное напряжение в пределах режима генерации колебаний. Частота автоколебаний определяется по резонансному частотомеру Ч2-37А.