Лабы МВЭ / ЛР6 Исследование многорезонаторного магнетрона

_{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.
Преподаватель		Репин В.А.

Санкт-Петербург

202X

Цель работы

Ознакомление с устройством многорезонаторного магнетрона и принципом его работы, измерение основных параметров и характеристик прибора и исследование их зависимостей от режимов работы.

Схема магнетрона и измерительной установки

Рис. 1. Устройство магнетрона

В работе исследуется многорезонаторный магнетрон непрерывного режима малой мощности, часть конструкции которого показана на рис. 1. Резонаторная система лопаточного (секторного) типа образована полым медным цилиндром 1, в который впаяны радиальные пластины-лопатки 2, катод магнетрона 3 – оксидный, подогревный. Его основанием служит никелевый цилиндр, на который нанесено оксидное покрытие. Внутри катодного цилиндра располагается спираль подогревателя 4. Крепление катода осуществляется с помощью металлических держателей 5, которые одновременно являются проводниками тока накала подогревателя. Для предотвращения утечки высокочастотной энергии через цепь накала катода в конструкции накального ввода предусмотрен высокочастотный дроссель 6, который представляет собой отрезок короткозамкнутой четвертьволновой линии. Вывод высокочастотной энергии 7 образован коаксиальной линией, центральный проводник которой заканчивается индуктивной петлей связи 8, расположенной в резонаторе магнетрона.

Рис. 2. Схема измерительной установки

Принципиальная схема измерений представлена на рис. 6.11. Она включает в себя исследуемый магнетрон 1, регулируемый источник анодного напряжения 2, источник питания соленоида электромагнита 3, высокочастотный тракт 4, соединяющий магнетрон с измерителем мощности 5 и частотомером 6.

Обработка результатов эксперимента

1. Рассчитаем КПД магнетрона η и подводимую мощность P₀, при трёх значениях индукции магнитного поля по формулам:

Результаты измерений и рассчитанные величины см. в табл. 1-3.

Таблица 1. Экспериментальные и расчетные величины при B = 400 Гс

B = 400 Гс (500 мА)
Iа, мА	Uа, В	f, ГГц	Pвых, Вт	P0, Вт	η
3	375	0	0	1,125	0
63	630	2,196	1,4	39,69	0,035273
75	640	2,154	1,6	48	0,033333
36	620	0	0	22,32	0
27	600	0	0	16,2	0
21	580	0	0	12,18	0

Таблица 2. Экспериментальные и расчетные величины при B = 550 Гс

B = 500 Гс (550 мА)
Iа, мА	Uа, В	f, ГГц	Pвых, Вт	P0, Вт	η
3	380	0	0	1,14	0
57	680	2,579	1,3	38,76	0,03354
24	660	0	0	15,84	0
66	690	2,69	1,6	45,54	0,035134
75	700	2,39	2,1	52,5	0,04

Таблица 3. Экспериментальные и расчетные величины при B = 600 Гс

B = 600 Гс (600 мА)
Iа, мА	Uа, В	f, ГГц	Pвых, Вт	P0, Вт	η
3	420	0	0	1,26	0
60	740	2,153	2,6	44,4	0,058559
63	750	2,299	2,7	47,25	0,057143
66	760	2,373	3,1	50,16	0,061802
27	730	0	0	19,71	0

2. Построим для разных значений индукции графики ВАХ магнетрона (рис. 3), зависимости генерируемой мощности от анодного тока (рис. 4), зависимости частоты от анодного тока (рис. 5) и КПД от анодного тока (рис. 6).

Рис. 3. ВАХ магнетрона при различных значениях индукции.

Рис. 4. Зависимость генерируемой мощности от анодного тока при разных значениях индукции

Рис. 5. Зависимость частоты от анодного тока при разных значениях индукции

Рис. 6. Зависимость КПД от анодного тока при разных значениях индукции

3. Построим семейство рабочих характеристик P_вых = const для трех значений P_вых (рис. 7).

Рис. 7. Рабочие характеристики при трёх значениях P_вых

4. Построим зависимость генерируемой частоты от анодного напряжения при разных значениях индукции (рис. 8).

Рис. 8. Зависимость генерируемой частоты от анодного напряжения при разных значениях индукции

5. Рассчитаем и построим параболу критического режима и зависимость порогового напряжения от магнитной индукции (табл. 4, рис. 9).

где В_кр – критическая индукция, выраженная в гауссах; = 0,0015 м, = 0,0045 м – радиусы катода и анода; – разность потенциалов; N = 12 – число резонаторов анодного блока.

Таблица 4. Парабола критического режима

Uа, В	375	580	600	620	630	640
Вкр, Гс	318,729	396,3875	403,1639	409,8282	413,12	416,3859

Рис. 9. Парабола критического режима и зависимость порогового напряжения от магнитной индукции

6. Рассчитаем КПД магнетрона для трёх значений магнитной индукции.

Вывод: