спиц равно половине числа резонаторов. Подбирая величину анодного напряжения (напряженности электрического поля), можно установить такую скорость вращения спиц, что будет выполняться условие синхрониема между изменением полярности высокочастотного поля в резонаторах и положением спиц, а электронные спицы будут проходить у щели резонатора в момент тормо-вящего электрического поля, отдавая свою энершю злектромаг-нитном:у полю колебательной системы. Это иривоДит к увеличению амплитуды колебаний в резонаторах и к самовозбуждению магнетрона.

Основные характеристики и параметры магнетрона. Рабочие характеристики представляют собой совокупность кривых постоянных значений мощности, вольт-амперной и КПД прибора, построенных в координатах анодное напряжение С/а и анодный ток /а для фиксированных значений индукции магнитного поля В при заданном Кст нагрузки. Рабочие характеристики магнетрона показаны на рис. 8.24. К числу рабочих характеристик относятся: вольт-амперные характеристики /, кривые постоянного КПД 2 и

(5/2 ie го 2.it 28 52 Га

Рис. 8.24. Рабочие характеристики магнетрона:

i - вольт-амперная; 2 - постоянного КПД; 3 - постоянной мощности

кривые постоянной мощности 3. Из рабочих характеристик видно, что ири малых анодных напряжениях анодный ток в магнетроне отсутствует, т. е. почти все электроны, вылетевшие из катода, возвращаются обратно на катод. При некоторой величине анодного напряжения, когда выполняется условие синхронизма е-Ьф, в магнетроне возбуждаются интенсивные колебания. В Этой области при незначительном увеличении анодного напряжения резко возрастает анодный ток. При увеличении напряженно-7* 195

сти магнитного поля интенсивные колебания в магнетроне возбуждаются при более высоком анодном напряжении.

При очень малых и очень больших величинах анодного тока магнетрона наблюдается неустойчивость в его работе. В областях малых токов происходят скачкообразные изменения (перескоки) частоты рабочего вида колебаний на частоты других видов колебаний, токи возбуждения которых меньше токов возбуждения рабочего видa колебаний. В области больших токов возникают искрения внутри магнетронов (пробои), приводящие к разрушению активной поверхности катода, а также могут наблюдаться срывы (пропуски импульсов) СВЧ колебаний. Ковффи-ииент полезного действия возрастает с увеличением напряженности Магнитного ноля. Это объясняется тем, что улучшаются условия взаимодействия электронов с СВЧ полем.

Нагрузочные характеристики представляют собой совокупность кривых постоянных значений мощности и частоты., построенных на круговой диаграмме для фиксированных значений анодного тока и напряженности магнитного поля. Нагрузочные характеристики приведены на рис. 8.25. В заштрихованной области магнетрон работает неустойчиво.

Р=ЫиВт

Рис. 8.26. Схемы импульсного (моду-

лятора с иолньгм накопителем: 1 - источник высокого напряжения; 2 - задающий импульсный генератор; 3 - тиратрон; 4 - искусственная линия; 5 - на-кальный трансформатор; 6 - магнетрон; 7 - импульсный трансформатор

Рис. 8.25. Нагрузочные характеристи-ии магнетрона:

/ - при постоянной мощности; 2 - при постоянной частоте

Применение магнетронов. Магнетроны отличаются простотой конструкции, высоким КПД и большой генерируемой мощностью. Особенно широкое применение магнетроны находят в радиолокации, как генераторы мощных (до десятков мегаватт) прямоугольных СВЧ импульсов, а также в промьш1ленности, медицине и быту, как генераторы непрерывных сигналов мощностью от десятков ватт до десятков киловатт.

При работе магнетронов в импульсном режиме в качестве источника анодного напряжения используются импульсные модуляторы. Действие модуляторов основано на накоплении энергии от источника высокого постоянного напряжения в период между импульсами и на разряде накопителя через магнетрон во время действия импульса. Простейшие схемы модуляторов изображены на рис. 8.26 и 8.i27. В схеме рис. 8.26 в промежутке между

Рис. 8.27. Схема (импульсного

модулятора с частачным разрядом накопителя:

1 - источник высокого напряжения;

2 - импульсный задающий генератор; 3 - тетрод; 4 - емкостной накопитель; 5 - накальный трансформатор; 6 - магнетрон

fQp ЗаряВна С

i li Ш

РазряВиа

импульсаМИ от источника постоянного тока I через зарядный дроссель Lgap заряжаются конденсаторы формирующей линии 4. Затем импульсом задающего генератора 2 открывается тиратрон S и линия разряжается через тиратрон и трансформатор 7, создавая на катоде магнетрона 6 отрицательный прямоугольный импульс напряжения. Питание накала магнетрона через параллельные витки двух вторичных обмоток трансформатора позволяет использовать трансформаторы накала 5 без высоковольтной изоляции.

В схеме рис. 8.27 в промежутке между импульсами от источника постоянного напряжения I через зарядное сопротивление /?зар заряжается накопительная емкость 4. Во время прихода положительного прямоугольного импульса от генератора импульсов 2 на сетку модуляторного тетрода 3 накопительная емкость частично разряжается через тетрод и магнетрон 6, создавая на катоде магнетрона отрицательный пря/моугольный импульс напряжения. Для устойчивой работы магнетрона (отсутствия импульсов и перескоков на другую частоту) требуется вполне определенная скорость нарастания напряжения на фронте импульса.

В рабочем режиме катод магнетрона дополнительно разогревается вознращающимися на него электронами, поэтому после начального разогрева напряжение накала снижают или выключают полностью. Накальный трансформатор магнетрона 5. (рис. 8.27) должен быть с малой паразитной емкостью и изоляцией между обмотками, рассч1итанной на большие импульсные напряжения.

В табл. 8.5 приведены основные усредненные параметры импульсных магнетронов, а на рис. 8.23,в показан пример конструкции.