13.4.2. Рабочие характеристики

Эксплуатационные свойства магнетрона при вариациях анодного напряжения и магнитной индукции описываются рабочими характе­ристиками, которые представляют собой вольт-амперные характе­ристики, снятые при условиях В = const, Р_н = const, f-f₀ = const или _э = const. Рабочие характеристики принято строить, располагая по горизонтальной оси ток луча 1₀, а по вертикальной оси анодное напря­жение Е_а, хотя питается прибор от источника напряжения.

Рабочая характеристика магнетрона при условии В = const (рис. 13.8, а) представляет собой пологую кривую, которая располо­жена тем выше, чем больше значение В в соответствии с условием синхронизма (13.6). Она соответствует изменению анодного напря­жения на рис. 13.3 по вертикальной линии В = const. При значении Е ниже порогового самовозбуждение магнетрона отсутствует и анод­ный ток прекращается, поэтому характеристики на рис. 13.8, а

Рис. 13.8. Пример рабочих характеристик магнетрона при постоянной магнит­ной индукции (а), постоянной выходной мощности (б), постоянной частоте (в) и постоянном КПД (г):

штриховыми линиями даны линии В = const не выходят из начала координат. Фактически эта зависимость представ­ляет собой ВАХ магнетрона, которая должна учитываться при расчете, например, импульсного модулятора для такого источника сигнала.

Рабочие характеристики при постоянной мощности в нагрузке Р_н = const (рис. 13.8, б) на плоскости (E_а, I₀) были бы близки к гипер­болам, которые получались бы, если бы изменение КПД было незна­чительным: Е_а = Р_н/( _эI₀). Падение КПД при малых и больших зна­чениях постоянной составляющей анодного тока обусловливает отличие этих кривых от гиперболических.

На рис. 13.8, в показаны линии равных отклонений частоты гене­рации от номинальной = (f- 2800) МГц. При увеличении анод­ного напряжения генерируемая частота возрастает в соответствии с условием синхронизма (13.6). Это явление называют электронным смещением частоты. Однако при больших значениях анодного тока I₀ растет мощность рассеивания на аноде и при недостаточном уровне его охлаждения может происходить температурное линейное расширение резонаторного блока, в результате чего собственная час­тота резонаторов, а вслед за ней и частота генерации снижаются. При повышенной магнитной индукции в соответствии с (13.6) тем же зна­чениям Е_а соответствует более низкая частота.

На рис. 13.8, г показаны линии постоянного КПД. Их изменение на фоне линий В = const отражает факт, состоящий в достижении максимального КПД при средних значениях постоянной составляю­щей анодного тока: с ростом анодного тока КПД вначале возрастает из-за улучшения группирования электронов в спицы, а затем падает из-за расталкивающего влияния пространственного заряда.

Производители магнетронов представляют набор всех семейств рабочих характеристик в виде одной сложной номограммы, по кото­рой и выбирается режим питания с учетом комплекса требований и влияний. Предельно высокие уровни выходной мощности и КПД обычно ограничены явлениями искрения и пробоя из-за высоких зна­чений анодного напряжения и магнитной индукции.