
книги из ГПНТБ / Самсонов, Д. Е. Основы расчета и конструирования магнетронов. (Настройка. Стабилизация. Вывод энергии. Холодные измерения)
.pdfк передающему |
тракту для величины 5 С Т |
также может |
быть найдено |
||||||||||
выражение, |
аналогичное |
(V.13). |
|
|
|
|
|
|
|||||
Задавая |
величину AXi |
и |
вычисляя |
или |
измеряя |
величину ДЛ'г |
|||||||
для любого |
конкретного случая присоединения полого |
резонатора |
|||||||||||
к передающему тракту, можно вычислить коэффициент |
стабилиза |
||||||||||||
ции SC T, воспользовавшись |
общим |
соотношением (V.14). |
|
||||||||||
Д и а п а з о н |
настройки |
стабилизированного |
|
магнетро |
|||||||||
на А/мр, осуществляемой |
за счет |
изменения |
параметров |
||||||||||
полого |
резонатора |
(при |
неизменных |
собственных |
пара |
||||||||
метрах |
анодного б л о к а ) , |
связан с д и а п а з о н о м |
|
настройки |
|||||||||
того |
ж е |
магнетрона |
AfMC, |
но |
осуществляемой |
обычным |
|||||||
механическим |
способом |
|
(при |
неизменных собственных |
|||||||||
п а р а м е т р а х стабилизирующего |
р е з о н а т о р а ) , |
следующим |
|||||||||||
соотношением: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Л / м р = Д / м с ( 5 с т - 1 ) . |
|
(V . 15) |
||||||
В |
данном |
случае |
коэффициент |
стабилизации |
5 С Т |
удобно определить через отношение крутизн кривых
настройки в точке Я — Я о м = Я р д л я |
стабилизированного и |
|
нестабилизированного |
магнетронов. |
|
Если одновременно |
изменяются |
и п а р а м е т р ы стаби |
лизирующего резонатора и п а р а м е т р ы резонаторной си стемы, т. е. когда перестройка частоты осуществляется двумя способами, диапазон настройки магнетрона зна чительно расширяется . Так, при разумном сочетании способа настройки магнетрона индуктивной штыревой коронкой со способом настройки его полым резонатором, присоединенным к передающему тракту, ширина диапа зона перестройки частоты практически совпадает с ши
риной диапазона перестройки частоты д л я |
нестабилизи |
|||||||
рованного |
магнетрона . |
|
|
|
||||
|
Н а |
рис. V . 15 |
приведены £ F " , M Ч — |
. |
— |
|||
максимально |
д о с т и ж и м ы е |
|
|
|||||
диапазоны |
перестройки |
ча |
|
|
||||
стоты, |
у с т а н а в л и в а е м ы е |
по |
|
|
||||
устойчивой |
работе магнетро |
|
|
|||||
на |
независимо |
от |
величины |
|
|
|||
Рис. V.15. Зависимость диапазона |
|
|
||||||
перестройки |
частоты |
Д/мс |
от |
|
|
|||
коэффициента |
стабилизации |
S C T |
|
|
||||
для |
магнетрона |
3-см |
диапазона |
|
|
|||
с неперестраиваемым |
полым |
резо |
|
|
||||
|
|
натором. |
|
|
|
|
191
относительного перепада |
мощности. Пр и этом |
собствен |
|||||||
ная частота |
.полого резонатора / р |
всякий |
раз |
в ы б и р а |
|||||
лась приблизительно равной средней частоте |
д и а п а з о н а |
||||||||
настройки нестабилизированного |
магнетрона . |
Если ж е |
|||||||
д и а п а з о н настройки магнетрона ограничить |
частотами, |
||||||||
для которых |
о т д а в а е м а я |
мощность Р н |
на |
20% |
меньше |
||||
отдаваемой |
мощности |
в |
оптимальной |
точке |
Ра |
о п т , то |
|||
д и а п а з о н перестройки |
частоты |
при SC T |
= 5 составит око |
||||||
л о 50 МГц, что приблизительно |
в 10 раз меньше |
диапа |
|||||||
зона настройки нестабилизированного |
магнетрона . |
||||||||
Замечено, |
что при одинаковых |
входных |
п а р а м е т р а х |
р е ж и м а дл я стабилизированного и нестабилизированно
го магнетронов |
их д и а п а з о н ы настройки |
и |
величины |
|
м а к с и м а л ь н ы х |
отдаваемых мощностей р а з л и ч а ю т с я |
при |
||
близительно в 5 С Т раз: |
|
|
|
|
н е с т / А / с т ~ SCT, Рн н е с т . м а к с / ^ н с т . м а к с |
~ 5 С Т . |
|
||
П р и этом предполагается, что стабилизирующий |
резо |
|||
натор настроен |
на фиксированную частоту |
и |
включен |
в передающий тракт последовательно, а магнетрон на страивается другим механическим способом (в данном случае индуктивной штыревой к о р о н к о й ) .
Т а б л и ц а V.1 Параметры стабилизированных магветронов 3-см диапазона
Условный но мер лампы
|
П р е д е л ь |
|
|
Коэффициент |
И н д у к ц и я |
ная отда |
К о э ф ф и |
Коэффициент |
|
магнитного |
ваемая |
циент ста |
затягивания |
электронтого |
поля |
мощность |
билизации |
частоты |
смещения |
В, Г с |
р |
5 с т |
F, М Г ц |
частоты |
|
н имп* |
|
Е, М Г ц / А |
|
|
к Вт |
|
|
|
Выбег часто ты, МГц
1 |
4640 |
145 |
5,0 |
3,0 |
0,09 |
4,0 |
|
4950 |
200 |
5,0 |
3,0 |
0,09 |
|
2 |
3700 |
80 |
8,6 |
1,75 |
0,09 |
3,5 |
|
4400 |
120 |
8,6 |
1,75 |
0,09 |
|
3 |
4440 |
140 |
6,0 |
2,5 |
|
. |
|
5200 |
135 |
6,0 |
2,5 |
|
|
|
5740 |
90 |
6,0 |
2,5 |
|
|
4 |
4800 |
100 |
5,0 |
3,0 |
0,13 |
5,0 |
В табл . V.1 дл я нескольких стабилизированных маг нетронов однотипной конструкции приведены экспери ментальные значения некоторых выходных п а р а м е т р о в , а на рис. V.16 дл я магнетрона № 1 приведены рабочие
J92
х а р а к т е р и с т и к и, |
снятые при |
двух |
значениях |
индукции |
|||||||
магнитного |
поля. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
В данном |
случае |
коэффициент |
|
стабилизации |
5 С Т |
|||||
определен |
чеоез |
отношение |
коэффициента затягивания |
||||||||
частоты F |
нестабилизированного |
магнетрона |
(15 М Г ц ) |
||||||||
к |
коэффициенту |
затягивания |
частоты |
стабилизированно |
|||||||
го |
магнетрона, |
измеренному |
д л я |
оптимальной |
точки |
его |
|||||
работы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гооквт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
з~з,о%- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х — х — х в=Щ50Гс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в=тогс |
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
30 |
_i |
|
|
|
|
|
Z0 |
|
|
|
35 |
|
|
||
Рис. V.16. Рабочие |
характеристики |
стабилизированного |
магнетрона |
||||||||
|
|
|
|
3-см диапазона. |
|
|
|
|
|||
|
С р а в н и в а я |
данные |
табл . V . l |
с |
приведенными выше |
данными д л я нестабилизированного магнетрона, прихо дим к выводу, что при использовании стабилизирующе го резонатора можно заметно ослабить влияние на ко
лебательный |
р е ж и м |
магнетрона |
различных |
дестабили |
||
зирующих |
факторов |
(затягивания частоты |
нагрузкой, |
|||
электронного |
смещения частоты, |
выбега частоты и |
др . ) . |
|||
В табл . V.2 д л я |
этих магнетронов приведены расчет |
|||||
ные и экспериментальные значения коэффициентов |
ста |
|||||
билизации |
SC T . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
V.2 |
Расчетные и экспериментальные значения коэффициентов стабилизации S C T для магнетронов 3-см диапазона
|
|
|
|
Величина S |
определена |
|
||
Условный |
|
по |
отношению |
по отношению |
п о отношению |
по отношению |
||
Н о м е р |
"из рас |
|||||||
коэффициен |
||||||||
л а м п ы |
чета |
крутизн кри |
внешних |
тов |
затягива |
коэффициенте в |
||
|
вых |
настройки" |
добротностей |
ЭСЧ |
||||
|
|
ния |
частоты |
1 |
5,5 |
4,45 |
4,3 |
5,0 |
5,55 |
2 |
(0,0 |
7,75 |
7,5 |
8,6 |
5.55 |
3 |
5,5 |
— |
4,2 |
6,0 |
5,0 |
4 |
5,5 |
4,3 |
3,95 • |
5,0 |
3,85 |
13-453 |
|
|
|
|
193 |
Д а н н ы е табл. V.2 показывают, что степень совпаде ния экспериментальных значений -коэффициента стаби
лизации 5 С Т с расчетными |
примерно одинакова при |
всех |
способах измерения этой величины . |
|
|
В заключение у к а ж е м |
на возможность значительно |
|
го расширения д и а п а з о н а |
механической перестройки |
ча- |
_ l |
1 |
— I |
0,95 |
1,0 |
1,05 А/Яср |
|
5 |
|
Рис. V.17. Принципиальное |
устройство (а) |
и характеристики (б) |
стабилотрона десятисантиметрового |
диапазона: |
/ — а м п л и т р о н ; 2— о т р а ж а ю щ и й э л е м е н т с в я з и ; 3 — с о г л а с о в а н н ы й э л е м е н т
связи ; 4 — ф а з о в р а щ а т е л ь ; 5 — с т а б и л и з и р у ю щ и й р е з о н а т о р ; |
6—балластная |
н а г р у з к а . |
|
стоты изменением параметров высокодобротного резо натора в магнетронном генераторе с разомкнутой замед
ля ю щ е й системой.
На рис. V.17 представлены устройство (а) и динами
ческие характеристики |
(б) |
* |
одного из |
вариантов тако |
|||||
го |
генератора, |
известного |
под названием «стабилотрон». |
||||||
В |
качестве |
з а м е д л я ю щ е й |
системы |
с |
электрически |
||||
разомкнутыми |
концами |
в |
нем |
использован |
амплитрон . |
||||
Низкие значения коэффициентов |
Э С Ч |
( е ~ 0 , 0 5 |
МГц/А) |
||||||
и |
затягивания |
частоты |
(F&3 |
М Г ц ) говорят о |
высокой |
||||
стабильности |
таких генераторов. |
|
|
|
|
* По данным А. И. Дегтярева, Ю. Л. Образского и Л. А. Спи рина.
194
Г л а в а V I
С И М М Е Т Р И Ч Н А Я Н А С Т Р О Й К А М А Г Н Е Т Р О Н О В П О Л Ы М Р Е З О Н А Т О Р О М . К О А К С И А Л Ь Н Ы Е
И О Б Р А Щ Е Н Н Ы Е К О А К С И А Л Ь Н Ы Е М А Г Н Е Т Р О Н Ы
|
|
|
1. |
Вводные |
з а м е ч а н и я |
|
|
|
|||
|
П р и |
симметричной |
настройке |
магнетрона |
дополни |
||||||
тельным |
полым резонатором |
его |
п о л о ж и т е л ь н ы е свойст |
||||||||
ва |
(большая |
мощность, |
высокие к. п. д. и стабильность, |
||||||||
широкий д и а п а з о н механической |
перестройки |
частоты) |
|||||||||
проявляются |
наиболее |
полно. |
|
|
|
|
|
||||
|
Особое место среди |
магнетронов |
этого |
класса |
зани |
||||||
мают коаксиальные и |
о б р а щ е н н ы е |
коаксиальные |
маг |
||||||||
нетроны. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Конструктивная |
идея использования цилиндрического |
|||||||||
волновода д л я к а н а л и з а ц и и |
С В Ч |
энергии |
на волне |
типа |
|||||||
Hoi |
и цилиндрического |
резонатора, |
в о з б у ж д а е м о г о на |
||||||||
колебаниях |
вида |
Нон, |
д л я |
стабилизации |
перестройки |
частоты магпетронного генератора имеет практическую ценность потому, что на этом типе волны (виде колеба ний) потери энергии ничтожно м а л ы . Кроме того, элект ромагнитное поле колебаний вида Н 0 ц коаксиального или цилиндрического резонатора благоприятным обра зом «сшивается» с электромагнитным нолем колебаний
вида |
я многорезонаторпой системы магнетрона. |
В |
современных магнетронах в качестве стабилизиру |
ющего резонатора, симметрично связанного с анодным
блоком, |
используется |
резонатор |
цилиндрической |
или |
|||||||||
коаксиальной |
конструкции, |
в о з б у ж д а е м ы й |
на |
колебани |
|||||||||
ях вида |
Н 0 ц . Во |
всех |
случаях |
перестройка |
частоты |
маг |
|||||||
нетрона |
достигается |
|
перемещением |
бесконтактного |
|||||||||
поршня |
в торцевой части |
этого |
резонатора . |
|
|
|
|||||||
Ю . В. Гублер в 1954 г. предложил интересный кон |
|||||||||||||
структивный |
вариант |
узкодиапазошгой |
(в |
п р е д е л а х 1 — |
|||||||||
2%) |
настройки |
магнетрона |
закрытого |
типа |
при высокой |
||||||||
стабильности |
его колебательного |
р е ж и м а . |
В |
этом |
в а р и |
||||||||
анте |
выходное |
устройство |
подключено |
непосредственно |
|||||||||
к одному из |
резонаторов |
анодного блока, |
а |
стабилизи |
|||||||||
р у ю щ и й |
резонатор — к |
торцу |
анодного |
блока. |
Связь |
стабилизирующего резонатора с анодным блоком осу ществляется при помощи окон, прорезанных в торцевых стенках резонаторов через один. Из - за узкодиапазонно -
1 3* |
1 9 5 |
сти д а н н ы й магнетрон не нашел |
практического распро |
|
странения . |
|
|
Более совершенный в а р и а н т |
конструкции |
магнетро |
на п р е д л о ж е н Ю . А. К о в а л е в ы м |
в 1963 г. д л я |
осущест |
вления перестройки и стабилизации частоты в миллимет
ровом |
д и а п а з о н е волн. В этом в а р и а н т е |
полость внешне |
|
го резонатора непосредственно |
п р и м ы к а е т к открытому |
||
торцу |
резонаторной системы без |
связок, |
б л а г о д а р я чему |
обеспечивается с и л ь н а я связь стабилизирующего резо
натора с резонаторной системой магнетрона . |
П р и опре |
деленных условиях в такой системе может |
в о з б у ж д а т ь |
ся и стабилизироваться любой из нормальных видов ко
лебаний резонаторной |
системы, |
в к л ю ч а я |
нулевой |
вид, |
|||||
если пространство взаимодействия и р е ж и м |
магнетрона |
||||||||
рассчитаны |
на ж е л а е м ы й вид колебаний; |
размеры |
|
(диа |
|||||
метр |
и д л и н а ) полого |
резонатора |
в ы б р а н ы |
такими, что |
|||||
в нем |
могут |
в о з б у ж д а т ь с я |
колебания вида |
Итпр |
с |
ази |
|||
мутальной |
периодичностью |
т, |
равной |
периодичности |
|||||
ж е л а е м о г о |
вида колебаний резонаторной системы, и |
||||||||
с частотой, |
приблизительно |
равной частоте |
этого |
|
вида; |
выходное устройство обеспечивает оптимальную связь
резонаторной |
системы |
с нагрузкой на |
ж е л а е м о м |
виде |
|||
колебаний . |
|
|
|
|
|
|
|
Т а к и м способом, например, может быть |
осуществлена |
||||||
перестройка |
и с т а б и л и з а ц и я |
частоты |
в |
магнетронном |
|||
генераторе миллиметрового |
д и а п а з о н а , |
в |
котором |
рабо |
|||
чим видом колебаний |
является |
я/2 - вид [1]. |
|
|
|||
Практический интерес |
представляют |
исследования |
В. В. Минича и А. Г. Рогова, в результате которых был создан м о щ н ы й магнетрон миллиметрового диапазона, р а б о т а ю щ и й на нулевом виде, точнее, на «минус первой»
пространственной гармонике |
нулевого |
вида |
колебаний . |
|||||||||
Д л я |
этой |
гармоники в |
пространстве |
взаимодействия |
||||||||
магнетрона |
имеет |
место |
такое |
ж е |
распределение |
В Ч |
||||||
поля, к а к и при к о л е б а н и я х я - вида в обычном |
|
магнетро |
||||||||||
не, но с |
удвоенным числом резонаторов N%=2N0: |
при |
||||||||||
одинаковых |
д и а м е т р а х |
анодного |
отверстия в |
рассматри |
||||||||
ваемом |
магнетроне |
число |
резонаторов |
No в |
|
два |
р а з а |
|||||
меньше, |
чем в классическом |
(NJ, |
и |
приблизительно |
||||||||
во столько ж е р а з больше величина отношения |
толщины |
|||||||||||
сегмента |
т |
к ширине |
щели |
w. |
Л а б о р а т о р н ы й |
о б р а з е ц |
||||||
такого магнетрона |
на |
фиксированной |
волне |
имеет |
сле |
|||||||
д у ю щ и е п а р а м е т р ы : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
196
конструктивные; |
|
|
|
|
|
||
|
jVQ = 20; |
й а = 1 , 2 Х ; |
т / / = 1 , 2 5 ; |
/-К /Я=0,36; |
|
||
|
|
г а / я , = 0 , 5 1 ; |
/ Д = 0,25; |
|
|||
электрические: |
|
|
|
|
|
|
|
Q0 |
= 800; Q B H |
= |
1000; |
r,K |
= 45%,; |
£ „ о / Ч ~ 1 |
> 2 3 ' |
где |
— амплитуда |
„минус первой" |
гармоники |
поля ну |
|||
левого |
вида колебаний; Ек |
— амплитуда нулевой или ос |
новной гармоники поля и-вида колебаний в классическом
магнетроне с тем ж е |
размером d a |
и с Nn |
= |
2Nc; |
|
|
||||||||
|
входные и |
выходные: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
(7 а =2 0 кВ ; |
/ а = 50 А; |
5 = 3400 |
Гс; < M |
= 0,2 мкс; |
|
||||||||
|
Q = 2500; |
/ 5 |
н = 1 8 0 к В т ; |
TI=- 18%'; |
/ ^ б М Г ц ; |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
6 = 1 МГц/А . |
|
|
|
|
|
||
|
Высокочастотная |
энергия |
выводилась непосредствен |
|||||||||||
но |
из |
торцевой |
|
полости |
магнетрона |
и |
п е р е д а в а л а с ь |
|||||||
в нагрузку по волноводу круглого сечения |
на волне |
ти |
||||||||||||
па |
Hoi. В данном |
в а р и а н т е конструкции |
магнетрона |
пе |
||||||||||
рестройка частоты |
т а к ж е |
в о з м о ж н а . |
|
|
|
|
||||||||
|
В |
настоящее |
время почти |
все эти конструкции |
вытес |
|||||||||
нены |
конструкциями |
современных |
к о а к с и а л ь н ы х |
(КМ) |
||||||||||
и обращенных |
коаксиальных |
магнетронов |
( О К М ) , |
озна |
||||||||||
меновавших |
своим |
появлением |
качественный |
скачок |
||||||||||
в |
магнетронной |
технике. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
2. Общие характеристики КМ и ОКМ |
|
|
|||||||||
|
Принципиальное устройство К М схематически |
пока |
||||||||||||
зано |
на |
рис. V I . 1, а |
на рис . VI . 2 — О К М . В качестве |
ста |
||||||||||
билизирующего |
резонатора |
в конструкции |
О К М |
может |
||||||||||
быть |
использован |
т а к ж е |
коаксиальный |
резонатор . |
|
|
||||||||
|
В табл . VI . 1 приведены усредненные |
значения некото |
рых параметров и характеристик обычных и коаксиаль ных магнетронов ,[68].
Д а н н ы е табл . V I . 1 позволяют у т в е р ж д а т ь , что по |
ста |
||||
бильности |
частоты |
К М приблизительно |
на порядок |
пре |
|
восходят |
обычные |
магнетроны, а по |
долговечности — |
||
в несколько |
раз . П о мощности и к. п. д. они превосходят |
||||
их лишь |
на |
20—30% [69]. Последнее |
объясняется |
тем, |
197
Рис. |
VI.1. Принципиальное устрой |
||
ство |
коаксиального магнетрона. |
||
/ — р е з о н а т о р н а я |
с и с т е м а ; |
2 — к о а к |
|
с и а л ь н ы й р е з с н а т о р ; 3 — щ е л и с в я з и ; |
|||
4 — п о р ш е н ь ; |
5 — щ е л ь |
в ы х о д н о г о |
|
т р а н с ф о р м а т о р а ; 6 — т р а н с ф о р м а т о р ; |
|||
7 — п о г л о т и т е л ь ; |
8—резонатор |
с щ е л ь ю ; |
|
9 — з а к о р о ч е н н ы й р е з о н а т о р ; 10 — по |
|||
|
г л о т и т е л ь ; / / — к а т о д . |
|
|
|
|
|
|
что у КМ , ка к и у |
обычных, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
число резонаторов и азиму |
||||||||
|
|
|
|
|
|
тальные |
размеры |
простран |
||||||
|
|
|
|
|
|
ства |
взаимодействия |
могут |
||||||
|
|
|
|
|
|
быть |
увеличены |
л и ш ь до |
||||||
|
|
|
|
|
|
определенного |
предела: чис |
|||||||
|
|
|
|
|
|
ло резонаторов N и диаметр |
||||||||
|
|
|
|
|
|
анодного отверстия da у К М |
||||||||
|
|
|
|
|
|
приблизительно в 1,5—2 ра |
||||||||
|
|
|
|
|
|
за |
больше, |
чем у |
обычных |
|||||
|
|
|
|
|
|
магнетронов [70]. |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
К р о м е |
того, |
по |
ряду со |
||||
|
|
|
|
|
|
ображений, |
о которых |
будет |
||||||
сказано |
ниже, |
осевая длина резонаторной |
системы |
ha |
||||||||||
у К М несколько |
меньше, чем у обычных |
магнетронов, |
и |
|||||||||||
составляет приблизительно 0,15—0,20 от средней |
волны |
|||||||||||||
Я с р |
рабочего |
д и а п а з о н а : / г а ~ ( 0 , 1 5 — 0 , 2 ) Я С р . |
|
|
|
|
||||||||
|
П р и |
конструировании О К М имеется |
большая |
свобо |
||||||||||
да |
в в ы б о р е |
числа |
резонаторов |
и |
рабочих |
поверхностей |
||||||||
анода и к а т о д а . В |
этом случае |
число |
резонаторов |
анод |
||||||||||
ного блока может быть увеличено до |
100 и больше, т. е. |
|||||||||||||
во много раз превосходить число резонаторов |
обычного |
|||||||||||||
магнетрона |
того ж е |
диапазона |
волн, |
а |
отношение диа - |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а VI . I |
||||
|
Сравнение |
параметров и характеристик |
коаксиальных |
|
||||||||||
|
|
и обычных |
магнетронов 3-см диапазона |
|
|
|
||||||||
|
|
Наименование |
параметра |
|
|
Обычные |
Коаксиаль |
|||||||
|
|
|
|
магнетроны |
н ы е маг |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нетроны |
|
К. П. д . . |
% |
|
|
|
|
|
|
|
30—40 |
45—55 |
|
|||
Коэффициент |
затягивания частоты, МГц |
|
|
10—15 |
|
3 - 5 |
|
|||||||
Коэффициент |
электронного смещения |
часто |
|
200 |
|
20 |
|
|||||||
ты, |
кГц''А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Относительный срок |
службы |
|
|
|
1 |
|
2 - 5 |
|
198
метра |
анода |
da |
к |
диаметру |
катода |
dK |
приближаться |
|||||||||||
к единице |
|
(a = dJdK>0,9). |
|
Последнее, |
в частности, |
дает |
||||||||||||
основание |
при |
расчетах р а с с м а т р и в а т ь |
обращенный |
маг |
||||||||||||||
нетрон |
как |
|
плоский |
[71]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Тепловые |
нагрузки |
на |
л а м е л и |
анодного |
блока |
и |
||||||||||||
удельные |
плотности |
|
тока эмиссии |
с катода |
для |
О К М |
||||||||||||
в 2—3 |
р а з а |
меньше, |
чем |
д л я |
КМ. того |
ж е |
д и а п а з о н а |
и |
||||||||||
той ж е |
мощности. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
VI.2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Параметры |
ОКМ |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Диапазон |
частот, |
ГГц |
|
|
6 |
|
10 |
14—18 |
30—35 |
70 |
|
|||||||
Импульсная мощность, МВт |
5 |
|
3,5 |
0,5 |
|
0,2 |
|
0,06 |
|
|||||||||
Средняя |
мощность, |
кВт |
|
|
5 |
|
3,5 |
0,5 |
|
0,1 |
|
0,02 |
|
|||||
Напряжение, |
кВ |
|
|
|
|
35 |
|
33 |
25 |
|
|
23 |
|
15 |
|
|||
К. п. д., |
% |
|
|
|
|
|
|
55 |
|
50 |
40 |
|
|
30 |
|
15 |
|
|
В |
табл. |
|
V I . 2 |
приведены |
усредненные |
значения |
д л я |
|||||||||||
основных п а р а м е т р о в |
О К М |
[68]. Высокая |
стабильность |
|||||||||||||||
К М |
и О К М |
обусловливается |
тем, |
что |
при |
благоприят |
||||||||||||
ных условиях связи на частоте рабочего |
вида |
к о л е б а |
||||||||||||||||
ний, |
когда |
|
в |
пространстве |
взаимодействия |
магнетрона |
устанавливается п-вид колебаний, а в стабилизирующем резонаторе — Нои - вид, в ре
зонаторе |
локализуется |
до |
|||
90% |
энергии |
от энергии, за |
|||
пасенной |
во |
всей |
системе. |
||
П р и |
этом |
коэффициент |
ста |
||
билизации |
|
S C T |
достигает |
||
значений |
8—10. |
|
|
Цилиндрический и |
коак |
|
сиальный |
резонаторы |
при |
колебаниях |
вида Нои |
обла |
д а ю т очень высокой доброт
ностью |
Qo |
(до нескольких |
||
т ы с я ч ) , |
а |
оптимальные ве |
||
личины |
внешней |
добротно |
||
сти |
Q B „ |
достигают |
значений |
|
1000 |
и |
более. |
|
Таким образом, в коакси альном магнетроне колеба тельный р е ж и м стабилизиру ется главным образом внеш-
Рис. VI.2. Принципиальное устройство обращенного магне трона:
/ —• о б ъ е м н ы й р е з о н а т о р ; 2 — л а м е ли з а м е д л я ю щ е й с и с т е м ы ; 3—ка т о д ; 4 — щ е л и с в я з и ; 5 — д и а ф р а г
ма |
с в я з и ; 6 —• в а к у у м н о е у п л о т н е |
|
ние; |
7 — п о л ю с н ы й |
н а к о н е ч н и к ; 8 — |
в н е ш н и й в о л н о в о д : |
9 — к о р о т к о з а - |
м ы к а ю щ и й п о р ш е н ь ; 10 — к а т о д н а я н о ж к а .
199
ним резонатором . Это означает, что конструктивные и электрические п а р а м е т р ы резонаторной системы и про странства .взаимодействия такого магнетрона не могут
быть в ы б р а н ы независимо от конструктивных |
и |
элект |
||||||||||
рических |
параметров |
с т а б и л и з и р у ю щ е г о |
резонатора . |
|||||||||
Общий |
недостаток |
к о а к с и а л ь н ы х |
и о б р а щ е н н ы х |
коак |
||||||||
сиальных магнетронов |
з а к л ю ч а е т с я |
в |
том, |
что |
они |
воз |
||||||
б у ж д а ю т с я |
и |
стабильно |
р а б о т а ю т |
л и ш ь |
при |
|
сравни |
|||||
тельно малых |
крутизнах |
фронта 5 ф импульса |
анодного |
|||||||||
н а п р я ж е н и я : |
по |
д а н н ы м |
И. Д . Хмельковой и |
др . |
д л я |
|||||||
магнетронов |
3-см |
д и а п а з о н а |
величина |
5 ф л е ж и т |
в |
пре |
||||||
делах 2 0 — 1 5 0 |
к В / м к с ; |
о п т и м а л ь н а я |
ж е |
величина |
|
крутиз |
||||||
ны фронта |
5 ф О п т ~ 4 0 |
к В / м к с [72]. |
К р о м е |
того, |
настраи |
|||||||
в а е м ы е К М и О К М менее |
вибропрочны, |
чем |
обычные |
магнетроны, что и затрудняет их применение в бортовой аппаратуре .
3. Спектры собственных частот в КМ и ОКМ |
|
|
М е х а н и з м ы работы коаксиальных и о б р а щ е н н ы х |
коак |
|
сиальных |
магнетронов во многом схожи . В самом |
деле, |
и в том |
и в другом случае стабилизирующий резонатор |
при помощи щелей связи симметрично связан с резона
торами * |
анодного |
блока |
через |
один, |
д р у г а я |
система |
||
резонаторов ** непосредственно |
не с в я з а н а |
с |
внешним |
|||||
резонатором . Будучи связанными |
м е ж д у |
собой, открытые |
||||||
и з а к р ы т ы е резонаторы |
в о з б у ж д а ю т с я |
в |
противофазе, |
|||||
б л а г о д а р я |
чему |
в |
пространстве |
взаимодействия |
магнет |
|||
рона образуется |
конфигурация |
поля, п р и с у щ а я |
колеба |
|||||
ниям я - вида . |
|
|
|
|
|
|
|
|
Д р у г и е |
нормальные |
виды колебаний |
резонаторной |
системы колебаниями вида Нои коаксиального или ци
линдрического |
(в |
О К М ) |
резонаторов |
не |
п о д д е р ж и в а ю т |
||||||
ся или |
п о д д е р ж и в а ю т с я |
очень |
слабо . |
Н а п р о т и в , |
эти |
ко |
|||||
лебания |
хорошо |
п о д д е р ж и в а ю т с я |
колебаниями |
вида |
|||||||
H m n p |
(тФО) |
|
коаксиального или цилиндрического резо |
||||||||
наторов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Колебания |
ж е |
вида |
ЕтПр |
коаксиального или |
цилин |
||||||
дрического |
резонаторов |
практически |
слабо |
с в я з а н ы |
|||||||
с нормальными видами колебаний резонаторной |
системы |
||||||||||
и сильно |
связываются с ними |
л и ш ь при нарушении сим- |
|||||||||
* Условно будем называть эти |
резонаторы |
«открытыми». |
|
||||||||
** Условно |
будем |
называть эти |
резонаторы |
«закрытыми». |
|
2QQ