Labs / me_1203_5_6

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра МВЭ

отчет по лабораторной работе № 6 по дисциплине «Микроволновая электроника» Тема: Исследование многорезонаторного магнетрона

Студенты гр. 300 ____________________ ____________________ Van Darkholm Billy Herrington Преподаватель ____________________ Репин В.А.

Санкт-Петербург 2024

ЦЕЛЬ: ознакомление с устройством многорезонаторного магнетрона и принципом его работы, измерение основных параметров и характеристик прибора и исследование их зависимостей от режима работы.

ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЙ

В работе исследуется многорезонаторный магнетрон непрерывного режима малой мощности, часть конструкции которого показана на рисунке 1.

1 – полый металлический цилиндр, 2-радиальные пластины-лопатки, 3 – катод магнетрона, 4 – спираль подогревателя, 5 – металлические держатели, 6 – высокочастотный дроссель, 7 – коаксиальная линия, 8 – индуктивная петля связи

Рисунок 1 – Конструкция многорезонаторного магнетрона

СХЕМА УСТАНОВКИ

Принципиальная схема измерений представлена на рисунке 2.

1 - магнетрон, 2 - регулируемый источник анодного напряжения, 3 - источник питания соленоида электромагнита, 4 - высокочастотный тракт, 5 - соединяющий магнетрон с измерителем мощности, 6 - частотомер

Рисунок 2 – Принципиальная схема измерительной установки

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

1. Вольт-амперные характеристики магнетрона при различных токах соленоида (индукциях магнитного поля) представлены на рисунке 3.

600 мА

Рисунок 3 – ВАХ магнетрона

2. Зависимость выходной мощности от анодного тока при разных индукциях представлена на рисунке 4. Зависимость генерируемой частоты от анодного тока представлена на рисунке 5.

Рисунок 4 – Зависимость выходной мощности от тока анода

Рисунок 5 – Зависимость генерируемой частоты от тока анода

3. Расчет подводимой мощности и КПД

Результат расчета представлен в таблицах 1, 2, 3 для разных токов соленоида.

4. Расчет подводимой мощности и КПД при токе соленоида 500 мА, и выходной мощности 0.2 Вт

Таблица 1 – Значения мощности и КПД при токе соленоида 500 мА

Рвых, Вт	0	0.2	1.1	1.4
Р0, Вт	1.75	24.4	27.67	37.2
η	0	0.008	0.040	0.038

Таблица 2 – Значения мощности и КПД при токе соленоида 550 мА

Рвых, Вт	0	0.1	0.2	2.4
Р0, Вт	1.9	36.6	39.97	44.8
η	0	0.003	0.005	0.054

Таблица 3 – Значения мощности и КПД при токе соленоида 600 мА

Рвых, Вт	0	0.3	2.4	3
Р0, Вт	1	21.9	44.4	48.75
η	0	0.014	0.054	0.062

Зависимости КПД от тока анода при различных индукциях представлены на рисунке 6.

Рисунок 6 – Зависимость КПД магнетрона от тока анода

5. Семейство рабочих характеристик представлено на рисунке 7.

Рисунок 7 – Семейство рабочих характеристик магнетрона

Рисунок 8 – Зависимость генерируемой частоты от напряжения анод-катод

6. Расчетная парабола критического режима по формуле (1) представлена на рисунке 9.

(1)

где , ,

Пороговая прямая рассчитывалась по формуле

(2)

U, B

B, Гс

Рисунок 9 – Парабола критического режима и пороговая прямая для исследуемого магнетрона

7. Расчет электронного КПД

ВЫВОД: по результатам исследования магнетрона можно заключить что при увеличении магнитного поля в магнетроне увеличивается и напряжение между анодом и катодом необходимое для протекания тока от катода к аноду, так как с увеличением магнитного поля электроны силнее отклоняются и необходимо приложить большее электрическое поле, что бы электроны не возвращались на катод.

Выходная мощность пропорциональна анодному току, так же, как и электрическое КПД магнетрона.

Генерируемая частота магнетрона не зависит от анодного тока и от напряжения катод-анод, и слабо зависит от индукции, так как частота в первую очередь определяется конструкцией магнетрона (резонаторами, размерами и т.д.) однако при изменении индукции и напряжения возможны скачкообразные изменения частоты, которые также определяются модами резонаторов.

Электронный КПД пропорционален индукции, так как большое поле не позволяет электронам достигать анода, и они дольше находятся в области взаимодействия.