3.11. Способы подстройки и перестройки магнетронных генераторов
Стабильность частоты магнетронного генератора в значительной степени зависит от внешних дестабилизирующих факторов (изменение температуры, давления, влажности и др.). Например, при изменении температуры анодного блока магнетрона на 1ºС частота колебаний 10 – сантиметрового магнетрона изменяется примерно на 0,05 МГц, а 3 – сантиметрового – на 0,15 МГц. С повышением температуры частота уменьшается за счет увеличения объема резонаторов. Для поддержания постоянства частоты магнетрона температуру анодного блока необходимо поддерживать постоянной, но это трудно выполнить, так как магнетрон обдувается воздухом и, соответственно, зависит от температуры окружающей среды. Поэтому необходимо принимать меры по стабилизации частоты колебаний, либо проводить подстройку частоты после включения генератора.
А) Механическая настройка
Механическая настройка состоит в изменении индуктивности или емкости резонаторов или того и другого вместе путем механического перемещения стержней или колец, расположенных внутри магнетрона. При индуктивной настройке вводятся стержни. Механическая настройка обеспечивает максимально возможный диапазон перестройки магнетрона.
Б) Электронная настройка
Электронная настройка состоит в том, что внутри магнетрона в высокочастотном электрическом поле пропускают луч электронов, образованный специальным электронным прожектором. Изменяя ток электронного луча с помощью управляющей сетки, можно изменять динамическую емкость резонатора. При этом можно перестраивать магнетрон в диапазоне (5¸10 МГц).
3.12. Назначение и принцип действия пролетного амплитрона
1932 год — Рожанский, Арсеньева сделали пролетный клистрон.1927 год — Слуцкий изобрел магнетрон =7.5 см. 1936 год — Алексеев и Маляров — многорезонаторный магнетрон. ЛБВ — конец сороковых годов. В начале 50-х годов разрабатывают лампы обратной волны (ЛОВ), - перспективные усилительные приборы СВЧ, позволяющие получать большие мощности при КПД 50-90%.
Амплитрон — это лампа обратной волны магнетронного типа (ЛОВМ). Предназначен для усиления СВЧ колебаний.
Рис.3.44. Конструкция амплитрона
Основными частями конструкции амплитрона являются (см.рис.3.44):1 – анод с замедляющей системой, 2- катод, 3 – управляющий электрод, 4 – связки замедляющей системы, 5,6 – входное ивыходное устройство, 7 – согласующий трансформатор, 8 – входной волновод, 9 – выходной волновод.
По внутренней поверхности анодного блока размещены ячейки замедляющей системы (ЗС) со связками. Конструктивно связки представляют собой два медных проводника, которые припаяны к нижней и верхней поверхности сегментов ЗС.
Причем верхняя связка припаяна к поверхности нечетных сегментов, нижняя связка припаяна к поверхности четных сегментов. Связки разомкнуты, а в их разрыве оказываются одна “холостая” ячейка ЗС, которая разделяет выводы энергии из амплитрона. Выводы выполнены в виде отрезков прямоугольных волноводов и возбуждаются подсоединением связок к середине широких стенок волновода.
Рис.3.45. Схема амплитрона
1 – анод с замедляющей системой, 2- катод, 3 – управляющий электрод, 4 – связки замедляющей системы, 5, 6 – входное и выходное устройство, 7 – согласующий трансформатор, 8 – пространственный заряд, вращающийся вокруг катода со скоростью Vдр, 9 – силовые линии электрического поля, создаваемого СВЧ сигналом, 10 – значение фазы, 11 – направление внешнего магнитного поля.
Число
ячеек ЗС берут нечетным в пределах
.
На рис.3.45.схематично изображено устройство
амплитрона с 17 ячейками.
Катод располагается в центре цилиндра. В области холостой ячейки ЗС в катод встроен управляющий электрод, изолированный от катода и ЗС.
Магниторазрядный насос располагается вне пространства взаимодействия и предназначен для поддержания вакуума в приборе во время всего срока службы.
Всю конструкцию помещают в мощное магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом. Направление магнитного поля выбирают таким, чтобы движение электронов вокруг катода происходило навстречу движению энергии высокочастотных колебаний в замедляющей системе.
Питание амплитрона.
Анод как правило заземляют.
Катод находится под высоким отрицательным потенциалом (десятки киловольт).