8. Магнетроны, настраиваемые напряжением
Магнетроны, настраиваемые напряжением (МНН), которые широко известны под названием митроны, являются особым типом магнетронных генераторов. Они предназначены для обеспечения широкополосной электронной перестройки частоты.
Анодный ток в магнетроне можно ограничить, уменьшая эмиссионную способность катода или используя вынесенный из пространства взаимодействия электронный инжектор. Т.к. эмиссионная способность катода в магнетроне в основном определяется вторично-эмиссионными процессами, связанными с обратной бомбардировкой катода «неблагоприятными» электронами, то следует изготовлять катод (или отрицательный электрод, располагаемый на его месте) из материала с низким коэффициентом вторичной эмиссии.
На практике анодный ток ограничивают чаще всего путем вынесения электронной пушки из пространства взаимодействия. При этом процесс управления анодным током становится более простым. Вынесенная электронная пушка - одна из основных конструктивных особенностей МНН, отличающих его от конструкций классического магнетрона.
Основными узлами МНН (рис. 27) являются магнетронная пушка 1, низкодобротная резонаторная система 2 с выводом энергии 3 и отрицательный электрод 4, называемый иногда «ложным» катодом.
Рис. 27. Схема устройства МНН
Магнетронная пушка (электронная пушка Кайно) содержит конические катод и анод, формирующие трубчатый электронный поток, инжектируемый в пространство взаимодействия МНН. Под действием скрещенных полей, где постоянное магнитное поле направлено вдоль оси пушки, а электрическое поле имеет радиальную и азимутальную составляющие, электроны совершают трехмерное движение: по эпитрохоидальным траекториям по азимуту, смещаясь в осевом направлении так, что центры электронных орбит описывают спирали в трубчатом потоке. Полый электронный пучок оседает на аноде МНН, создавая постоянный анодный ток. На аноде пушки токооседания практически нет.
Резонаторная система МНН содержит квазитороидальный резонатор, который состоит из вакуумной и невакуумной частей, разделенных керамической шайбой. В центральной вакуумной части резонатора расположена замкнутая встречно-штыревая система. Встречно-штыревая система весьма широкополосна и не имеет длинноволновой отсечки.
МНН превосходят ЛОВ типа О по значениям к.п.д. и выходной мощности, уступая им по ширине диапазона электронной перестройки частоты.
Применение самарийкобальтовых магнитных систем позволило создать магнитоэкранированные МНН массой 0,25 - 0,5 кг и объемом 150 - 200 см3 (рис. 28).
Рис. 28. Схема конструкции МНН с экранированной магнитной системой: 1 – прямонакальный вольфрамовый катод; 2 – анод магнетронной пушки; 3 – резонатор; 4 – встречные штыри; 5 – отрицательный электрод; 6 – полюсный наконечник; 7 – вывод энергии; 8 – магнитопровод; 9 – керамические изоляторы вакуумных уплотнений
На рис. 29 представлены два возможных варианта экранированных магнитных систем: система с аксиально намагниченными таблетками 1 (рис. 29,а) и система с радиально намагниченными самарийкобальтовыми шайбами 3 (рис. 29,б). Мапштопроводом 2 в обеих системах является цилиндрический экран, изготовленный из магнитомягкогоматериала (обычно армко-жслсзо). В первой системе в состав экрана входят также торцовые диски, в которых закрепляются самарийкобальтовые таблетки. Уменьшение диаметра экрана в этом случае ограничено тем, что зазор между экраном и боковой поверхностью магнитной таблетки не должен быть малым во избежание шунтирующего действия экрана. Во второй системе экран вплотную прилегает к радиально намагниченным шайбам, поэтому отпадает необходимость в торцовом магнитопроводе. Применение магнитных шайб с различным внутренним диаметром обеспечивает более полное использование объема внутри экрана. Это, в свою очередь, позволяет дополнительно уменьшить габариты магнитной системы и улучшить равномерность магнитного поля вдоль оси МНН.
Рис. 29. Экранированные магнитные системы на основе: а – аксиально намагниченных таблеток; б – радиально намагниченных шайб из самарийкобальта
МНН используют в быстроперестраиваемых передатчиках станций заградительных помех систем радиопротиводействия, в передающих устройствах радиовзрывателей, а также в панорамных измерительных установках. Они применяются в электронных СВЧ печах. Непрерывное изменение частоты позволяет ликвидировать «холодные» участки в прогреваемых объектах. Для этой цели достаточна перестройка частоты в несколько процентов.