13.5. Виды магнетронных автогенераторов и усилителей мощности

13.5.1. Основные сведения

В настоящее время массовое производство многорезонаторных магнетронов организовано для целей СВЧ-нагрева в бытовых и про­мышленных печах; для источников света повышенной яркости, в которых СВЧ-колебания поддерживают режим светящейся плазмы; для приборов медицинской электроники, не требующих высоких показателей по стабильности частоты. В них анодное питание для повышения полного КПД осуществляется от источника переменного тока промышленной частоты 50 или 60 Гц. Изготавливаются много-резонаторные магнетроны для эффективного преобразования мощ­ности постоянного тока или тока промышленной частоты в мощ-

ность СВЧ-поля для систем межспутникового энергоснабжения от солнечных батарей. Мощные импульсные магнетроны применяются в радиолокационных станциях, в ускорителях заряженных частиц.

Простейшие многорезонаторные магнетроны имеют недостатки, связанные с нестабильностью частоты из-за ее электронного смеще­ния при нестабильном анодном напряжении и из-за влияния рассо­гласования нагрузки. Кроме того, в них трудно изменить частоту, на которую магнетрон был изготовлен.

Для стабилизации частоты генерации используют коаксиальные и обращенные конструкции магнетронов. В коаксиальном магнетроне весь анодный блок помещают во внешний высокодобротный стаби­лизирующий объемный резонатор с колебаниями типа Н₀₁₁, а каждый из рабочих резонаторов связывают с ним щелями. Внешний резонатор может механически перестраиваться с помощью бесконтактных пор­шней. В обращенной конструкции магнетрона катод образует вне­шний цилиндр, анодный резонаторный блок находится внутри него, а в центре всей конструкции помещается стабилизирующий объемный резонатор.

13.5.2. Митрон — магнетрон, перестраиваемый по частоте напряжением

Для создания автогенератора магнетронного типа с широкой элек­тронной перестройкой частоты — митрона — используют конструк­цию, схема которой в разрезе показана на рис. 13.15 (здесь N и S — полюса магнитной системы).

В этом приборе вместо кольцевой системы объемных резонаторов использована нерезонансная замедляющая система (ЗС) встречных штырей, которая кольцевыми связками на торцах поддерживает коле-

Рис. 13.15. Конструкция метрона в разрезе

бания вида тт. Кроме того, для устранения резкой зависимости посто­янной составляющей анодного тока от анодного напряжения, которое теперь управляет частотой генерации, подогреваемый катод вынесен из пространства взаимодействия электронов с полями, введены управ­ляющий электрод (УЭ) и цилиндрический холодный катод (ХК). Скре­щенные электрическое и магнитное поля образуются между холод­ным катодом и расположенными вокруг него встречными штырями, где происходит группирование электронов в спицы и возникают незатухающие колебания. В соответствии с (13.6) частота генерации пропорциональна анодному напряжению, которое в отличие от много-резонаторного магнетрона можно изменять в несколько раз, поскольку значение анодного тока задается напряжением на управляющем элек­троде. Максимальная выходная мощность митронов не превышает 100 Вт из-за того, что электронная пушка вынесена из пространства взаимодействия. Однако частоту генерации можно перестраивать за счет анодного напряжения в 2...3 раза, причем отклонения модуляци­онной характеристики f(E_a) от линейной не более 2 %. В митроне имеется возможность производить амплитудную модуляцию выход­ных колебаний изменением управляющего напряжения. Скорость перестройки частоты в митроне ограничена процессами в модуля­торе, который при выходных напряжениях порядка 1...4 кВ должен обеспечивать анодный ток 10...500 мА.