1.3Застосування магнетрона

У радарних пристроях хвилевід приєднаний до антени, яка може являти собою як щілинний хвилевід, так і конічний рупорний опромінювач в парі з параболічним відбивачем (так звана «тарілка»). Магнетрон управляється короткими високоінтенсивними імпульсами напруги, що подається, в результаті чого випромінюється короткий імпульс мікрохвильової енергії. Невелика порція цієї енергії відбивається назад антені і волноводу, де вона прямує до чутливого приймача. Після подальшої обробки сигналу він, врешті-решт, з'являється на електронно-променевої трубки (ЕПТ) у вигляді радарної карти .У мікрохвильових печах хвилевід закінчується отвором, прозорим для радіочастот (безпосередньо в камері для готування). Важливо, щоб під час роботи печі в ній знаходилися продукти. Тоді мікрохвилі поглинаються замість того, щоб відбиватися назад у хвилевід, де інтенсивність стоячих хвиль може викликати іскріння. Іскріння, що триває досить довго, може пошкодити магнетрон. Якщо в мікрохвильовій печі готується невелику кількість їжі, краще поставити в камеру ще й склянку води для поглинання мікрохвиль. Магнетрони як генератори надвисоких частот широко використовуються в сучасній радіолокаційної техніки. Починаючи з 1960-х років, магнетрони отримали застосування в СВЧ-печах для домашнього використання.

2. Розрахункова частина.

Вихідні дані:

Анодна напруга Uа= 32кВ

Коефіцієнт корисної дії (мінімальний) =50 %

Несуча частота V=9,5 ГГц

Частота прямування імпульсівf=810 Гц

Тривалість імпульса =0,82мкс

Потужність в імпульсі P=800 кВт

Вивід енергії Хвилевідний

Резонаторна система Лопаткова з подвійними зв'язками

Навантажена добротністьQ=200

Затягування частоти (не більше) 16 МГц

Магнітна індукція B=0,6Тл

Охолодження Повітряне

3.1. Розрахунок простору взаємодії.

1. Вибір числа резонаторів. Число резонаторів вибираємо за довжиною хвилі, на якій працює магнетрон. За вихідними даними довжина хвилі  = 3 см, тоді число резонаторів N = 12.

2. Розрахунок відношення катода і анода. Для цього розрахунку використовуємо таблицю 3.1.

Таблиця 3.1

N	6	8	10	12	16	18	20	38
	0.26	0.376	0.505	0.517	0.619	0.64	0.644	0.765

При виборі величини  потрібно мати на увазі, що зменшення її веде до росту електронного ККД. Однак зменшення  допустимо лише до визначеної межі, яка накладається умовами самозбудження і, отже, стійкістю роботи, а також допустимими густинами емісійного струму катоду.

Вибирає для нашого випадку  = 0.517.

3.Визначення діаметра аноду. Для визначення величини d_а потрібно попередньо задатися значенням граничного електронного ККД _{е доп}, який знаходиться в межах для магнетронів з хвилеводним виводом енергії:

_{е доп} = 0.65 – 0.8.

Вибираємо для даного випадку _{е доп} = 0.8.

Потім по заданих величинах анодної напруги U_а ; довжини хвилі  ; по вибраному числу резонаторів N з умови синхронізму може бути розрахований діаметр аноду:

, (2.1)

4.Визначення діаметру катода проводимо за формулою:

(2.2)

d_к = 28,8*0.517 = 14,9 мм.

5.Визначення величини робочого анодного струму. Використовуємо співвідношення:

(2.3)

6.Визначення довжини аноду. Довжина аноду може бути прийнята рівною довжині активної частини катоду. Але з метою видалення ефектів взаємодії електронів з крайовими полями біля торцевих меж резонаторної системи потрібно вибирати:

l_а  (1.07  1.12)l_к, (2.4)

l_а = 1.12*1.2 = 1.34 мм.

Вказані небажані взаємодії приводять до зниження електронного ККД і погіршенню умов наростання коливань робочого виду, і звідси, до погіршення стабільності роботи магнетрона. Звичайно рекомендується уникати конструювання резонаторних систем, які мають значну осьову довжину. Тому потрібно притримуватись наступних обмежень: для систем з двосторонніми зв’язками:

l_а < 0.4 ; l_а = 0.4*30 = 12 мм.

7. Розрахунок електронного ККД. Значення електронного ККД необхідне для розрахунку повного ККД магнетрона з врахуванням коефіцієнта корисної дії резонаторної системи:

Електронний ККД розраховується за формулою:

(2.4)