книги из ГПНТБ / Основы радиотехники и радиолокации учеб. пособие

Рис. 4. 34. Формирование сгустка электронов при работе кли­ строна в различных режимах.

тормозящее и максимальное, то они отдают резонатору наи­ большую энергию, но не изменяют его частоты. Частота ко­ лебаний генератора при этом равна собственной частоте ко­

ственных колебаний резонатора (вынужденные колебания). Так как при этом электронные сгустки пролетают через сет­ ки резонатора не в момент максимума тормозящего элек­ трического поля в нем, то в резонатор они отдают меньше энергии и мощность генерируемых клистроном колебаний уменьшается. Это аналогично затуханию амплитуды коле-

190

сгустками возбуждаются колебания на частоте, большей частоты собственных колебаний резонатора. Мощность гене­ рируемых колебаний клистроном при этом уменьшается.

когда поле между ними не максимально и генерируемая мощность уменьшается. Практически частоту изменяют

нии напряжения па отражателе время пролета электронов в пространстве группирования изменяется в больших преде­ лах. Например, если отрицательное напряжение на отража­ теле уменьшить, то напряженность поля отражателя умень­ шится и будет слабее тормозить электроны. Поэтому они подлетят ближе к отражателю и большее время будут нахо­

192

ции. Число зон генерации может достигать шести (рис. 4. 36).

Рис. 4. 36. Зависимость частоты (а) и мощности (б) колебаний от напряжения на отражателе.

В зависимости от конструкции клистрона максимальная мощность получается в различных зонах генерации. На рис. 4. 36 показано, что максимальная мощность генерируе­ мых колебаний наблюдается во второй зоне генерации. Та­ кое распределение мощности по зонам генерации объясняет­ ся следующим.

В первой зоне генерации отрицательное напряжение на отражателе велико, а время пролета электронов мало. П о­ этому электроны в сгусток собраться не успевают и отдают резонатору не максимальную энергию.

Во второй зоне генерации отрицательное напряжение на отражателе меньше, чем в первой, время пролета электро­ нов больше, и электроны собираются в сгусток как раз при пролете сеток резонатора. Поэтому мощность генерируемых колебаний максимальна.

В третьей и других зонах генерации время пролета элек­

тронов еще больше, и электроны успевают собраться в сгус­ ток, не долетев до сеток резонатора. Когда электроны вле­ тают в промежуток между сетками резонатора, плотность сгустков уменьшается. Поэтому мощность генерируемых ко­ лебаний в этих областях генерации меньше.

Регулировка мощности генерируемых колебаний произ­ водится изменением напряжения на отражателе. При этом клистрон переводится из одной области генерации в другую так, чтобы частота генерируемых колебаний не менялась.

§4. 11. Магнетронный генератор

А.Назначение и технические данные

В настоящее время техника конструирования магнетро­ нов развивается, и вышеприведенные данные не являются предельными.

Магнетронные генераторы могут работать на фиксиро­ ванных частотах или с перестройкой частоты. Предел пере­ стройки— до ±30% от основной частоты f0. Срок службы магнетронов — 500-4-1000 часов в 10 см диапазоне и умень­ шается по мере укорочения рабочей длины волны.

194

Б.Устройство многорезонаторного магнетронного генератора

Основными частями магнетронного генератора являются (рис. 4. 37, 4. 38):

Катод должен иметь:

•— возможно большую удельную эмиссию; ■— большую механическую прочность оксидного слоя;

— высокую электро-- и теплопроводность поверхности.

Рис. 4/ 38. Магнитная система.

Резонатор

Рис. 4. 39. Конструкция магнетрона.

Это достигается специальной конструкцией катода. С торцов катод закрывается концевыми экранами, препят­ ствующими утечке электронов из пространства взаимодей­ ствия (между катодом и анодным блоком). В цепях накала имеются ВЧ дроссели, представляющие собой коаксиаль­ ные четвертьволновые короткозамкнутые линии. Они не про­ пускают в цепи накала В Ч энергию.

Анодный блок выполнен из электролитической меди. По окружности блока расположены резонаторы. Типы резона­ торов: 1 — щель-отверстие; 2 — щелевые; 3 — щель-лопат­ ка (рис. 4. 39, 4. 47).

В десятисантиметровом диапазоне обычно используют резонаторы типа щель-отверстие.

В магнетронах бывает от 6 до 40 резонаторов, причем число их всегда четное. С укорочением волны размер резо­ наторов уменьшается, добротность их падает Чтобы гене­ рируемая мощность не уменьшалась, число резонаторов при­ ходится увеличивать.

На анодном блоке расположены радиаторы, улучшаю­ щие его охлаждение (принудительное воздушное, жидко­ стное или комбинированное).

Устройство вывода энергии должно обеспечить отбор максимальной мощности в согласованную нагрузку и воз­ можно меньше влиять на частоту колебаний магнетрона. Волноводный вывод используется на волнах короче 30 см. На других волнах применяют коаксиальный вывод или коак­ сиально-волноводный переход.

197

магнетрон. Магнетроны работают при индукции магнитного поля в несколько тысяч гаусс.

В. Виды колебаний в магнетроне

ду двумя соседними резонаторами осуществляется через ем­ кости С к и взаимоиндуктивность М (рис. 4. 40).

Рис. 4. 40. Эквивалентная схема колебательной системы маг­ нетрона.

В такой сложной колебательной системе может быть большое число типов колебаний. Каждому типу колебаний соответствует своя резонансная частота и свой фазовый сдвиг между токами (напряжениями) в соседних резонаторах. Сдвиг фаз колебаний в двух соседних резонаторах определяют по формуле

198

2im

где N — число резонаторов;

п— целое число, показывающее, сколько волн уклады­ вается по окружности анодного блока. Это число ха­ рактеризует тип колебаний.

нетронов и называются противофазными, или колебаниями ти­ па я. Такой тип колебаний позволяет получить больший к. п. д. и высокую устойчивость работы магнетрона.

Распределение электрических полей различных типов колебаний показано на рис. 4. 41.

П*2

■ е- Я f - T

Рис. 4. 41. Распределение полей и зарядов в магнетроне при различных типах колебаний.

199