Tanım... Çok rezonatörlü magnetronlar, bir elektron ışını oluşumunun ve bir dizi salınımlı rezonatör devresinin alternatif elektrik alanlarıyla etkileşiminin, sabit çapraz elektrik ve manyetik alanlarda meydana geldiği elektronik cihazlardır. Magnetronlar, milimetreden metreye kadar olan dalga aralığında sürekli salınım üreteçleri olarak hizmet eder.

Cihaz... Çok boşluklu bir magnetronun anot bloğu (Şekil 5-1), silindir eksenine paralel birkaç deliği olan düşük bakır bir silindirdir. Bu delikleri merkezi olana bağlayan yuvalarla birlikte hacimsel rezonatörler oluştururlar. Bu nedenle, anot bloğu, bağlı devrelerin bir sistemidir. Anot bloğunun iki bitişik yuva arasında kalan kısmına segment denir. Merkezi delikte, yan yüzeyi bir oksit tabakası ile kaplanmış, silindir şeklinde bir katot vardır. Katot ile anot bloğu arasındaki boşluğa etkileşim alanı denir. Burada, katottan anoda hareket eden elektronların akışı, salınım sistemlerinin yuvalarının yakınında yoğunlaşan alternatif elektrik alanlarıyla etkileşime girer. Rezonatörlerden biri, içinden yüksek frekanslı salınımların enerjisinin magnetrondan çıkarıldığı bir bağlantı döngüsüne sahiptir. Kural olarak, magnetronun anot bloğu topraklanır ve katoda yeterince yüksek bir negatif potansiyel verilir.

Magnetron, kutupları anot bloğunun uç yüzeylerinin yakınında bulunan kalıcı bir mıknatıs tarafından oluşturulan sabit bir manyetik alana yerleştirilir. Bu nedenle, etkileşim uzayındaki elektronların hareketi, eksenel bir manyetik alana yerleştirilmiş silindirik elektrotlar sistemindeki elektronların hareketine benzer (Şekil 4-5). Bununla birlikte, bir magnetrondaki elektronların yörüngeleri daha karmaşıktır, çünkü sabit elektrik ve manyetik alanlara ek olarak, etkileşim alanında elektronların hareketini etkileyen alternatif bir elektrik alanı vardır.

Çalışma prensibi... Bir magnetronda kalıcı salınımların meydana gelme mekanizması, herhangi bir kendi kendine osilatörle aynıdır. Magnetron rezonatörlerindeki ilk salınımlar, elektron akışındaki dalgalanmaların bir sonucu olarak ortaya çıkar. Genel durumda bu salınımların frekansı, salınım sistemlerinin doğal rezonans frekansından biraz farklıdır, çünkü magnetronun anot bloğu karmaşık bir şekilde bağlanmış devreler sistemi oluşturur. Salınımlar, sabit bir elektrik alanı tarafından hızlandırılan ve rezonatör yuvalarının yakınında alternatif bir elektrik alanı ile etkileşime giren bir elektron ışını yardımıyla dalga alanına iletilen sabit voltaj kaynağı anot - katodun enerjisi nedeniyle korunur. Elektron akışı belirli bir fazın alternatif bir elektrik alanı ile etkileşirse, bilindiği gibi bu tür yönlü enerji transferi gerçekleştirilebilir. Bunun için elektron akısı demetler halinde gruplandırılmalıdır; geçiş süresi, boşluk yarığına yakın geçiş süresi, gerekli fazda oradaki alanın var olma süresi ile çakışacaktır.

Elektronların magnetrondaki katottan anoda hareketi, tüm azimut yönlerinde aynı şekilde gerçekleşmez. Anoda elektron akışları, yalnızca etkileşim alanının bazı alanlarında yaratılır ve sözde elektron konuşmacılarını oluşturur (Şekil 5-2, a). Tel sayısı, yüksek frekanslı salınımların doğasına bağlıdır ve magnetronun en yaygın çalışma modunda, rezonatör sayısının yarısına eşittir. Tellerdeki elektronlar, karmaşık döngü benzeri yörüngeler boyunca anoda hareket eder, çünkü hareketlerinin doğası, sabit ve alternatif elektrik alanlarının ve sabitin toplam etkisi tarafından belirlenir. manyetik alan.

Teller, anotta bulunan anot bölümlerinin karşısında yer alan katod bölümlerinin yakınında oluşturulur. şu an alternatif bir elektrik alanının dayatılması nedeniyle daha pozitif bir potansiyele yüklendiği ortaya çıktı (Şekil 5-2, b). Salınımların fazındaki bir değişiklikle, anot segmentlerindeki yükün işaretleri değiştiğinden, konuşmacıların yakınında bulunan katot bölümleri de değişir. Teller, etkileşim alanında, iki bitişik rezonatörün alanları için titreşim frekansına ve faz ilişkilerine bağlı bir hızla dönüyor gibi görünüyor.

Tellerin dönme hızı, elektronların rezonatör yarıklarının yakınından geçiş anları, her zaman oradaki alanın gerekli fazının varlık anlarıyla çakışacak şekildedir. Başka bir deyişle, konuşmacıların dönüşü, yüksek frekanslı salınımların fazındaki değişiklik ile senkronize edilir.

Telde katottan anoda karmaşık bir hareketle, elektronlar her dönüşte alana aktarılan potansiyel enerjilerinin bir kısmını kaybeder.

Enerjilerini alana vermiş olan elektronlar sürekli olarak anoda gider ve konuşmacılar katot tarafından yayılan yeni elektronlarla doldurulur. Bu, genel anlamda, çok boşluklu bir magnetronun çalışma prensibidir.

5-2. Bir magnetrondaki salınım türleri

Olası dalgalanma türleri. Olarak Şekil l'de görülebilir. 5-1'de, magnetronun anot bloğu, bir halka içine yuvarlanmış bir N boşluklu rezonatör zinciridir. Genel olarak konuşursak, böyle bir birleşik rezonatör sisteminde, N farklı şekiller tereddüt. Bununla birlikte, kapalı bir N rezonatör sisteminde, yalnızca anot bloğunun çevresinde yürürken toplam faz farkının eşit olduğu salınımlar vardır:

Ф = 2πn, (5-1)

burada n = 0, 1, 2, ..., N, anot bloğunun çevresine uyan yüksek frekanslı salınımların tamsayı periyotlarının sayısını belirler.

Başka bir deyişle, anot bloğunun belirli bir noktasındaki dalga ψ fazı ile karakterize edilmişse, rezonatör zinciri boyunca yayılma sırasında aynı faz ile bu noktaya geri dönmelidir. Aksi takdirde, girişim sonucunda dalga yok edilecektir.

Bu nedenle, bitişik rezonatörlerdeki salınımların faz farkı şuna eşit olmalıdır:

Formül (5-2)'den, n'nin N'den büyük tamsayı değerleri için, olası miktarlar faz kaymaları 0 için φ değerlerini tekrar edecektir

Çok boşluklu bir magnetrondaki ana salınım türü, n = N / 2 ve φ = π'ye karşılık gelen π salınımları veya antifaz salınımlarıdır. Bu tür salınım bir çifte sahip değildir ve gösterileceği gibi, diğer türlere kıyasla daha düşük anot voltajlarında ve manyetik alanlarda ortaya çıkar.

(5-2)'den de görülebileceği gibi π-tipi salınımlar magnetronda sadece N çift sayısı için ortaya çıkabilir. Bu nedenle, çok rezonatörlü magnetronların anot blokları zorunlu olarak çift sayıda rezonatör içerir.

magnetrondaki alanlar... İncirde. 5-3, magnetrondaki alternatif elektrik ve manyetik alanların modellerini farklı n değerlerinde gösterir. Netlik için, magnetronun anot bloğu genişletilmiş biçimde gösterilmiştir (Şekil 5-3, a). Aşağıda, anot bloğunun taramalarında, noktalı çizgiler, devredeki maksimum akıma karşılık gelen zaman anı için alternatif manyetik alanın kuvvet çizgilerini göstermektedir. Anot yüzeyi boyunca yüksek frekanslı potansiyel dağılımının eğrileri, blok taramaları altında gösterilmektedir. Devredeki akım sıfır olduğunda alternatif bir elektrik alanının kuvvet çizgileri solda gösterilmiştir.

5-3. Elektronların alternatif bir elektrik alanıyla etkileşimi

Elektronik konuşmacıların oluşumu... Çok boşluklu bir magnetronda yoğunluk değişkenli bir elektron akısının - elektron konuşmacılarının - oluşumu, elektronların değişken homojen olmayan bir elektrik alanı ile etkileşimi nedeniyle, tüm M tipi cihazlarda olduğu gibi gerçekleştirilir. Bölümde tartışılan bu tür etkileşimin altında yatan fiziksel süreçler. 4 çok boşluklu magnetron için de geçerlidir.

Magnetronda salınımların yokluğunda, katodu sıfır hızda terk eden elektron episikloidal bir yörünge boyunca hareket eder (Şekil 5-4, a). Rezonatör yuvalarının yakınında salınımlar meydana geldiğinde, homojen olmayan elektrik alanları oluşur.

Pirinç. 5-4. Homojen olmayan bir elektrik alanı ve elektronların yörüngesinin resimleri. a - tereddüt yokluğunda; b - çalışmayan bir elektronun yörüngesi; â - "çalışan" elektronun yörüngesi

Ch olarak kabul edilenin aksine. 4 düz elektrot durumunda, bir magnetrondaki elektronların hareketi, alternatif elektrik alanının radyal ve teğet bileşenleri ile etkileşimi dikkate alınarak düşünülmelidir. Ancak bu genel tabloyu değiştirmez. Alanın radyal bileşeninin etkisi, düz elektrotlar durumunda enine bileşenin etkisine benzer ve alanın teğet bileşeni, uzunlamasına bileşenle aynı şekilde hareket eder. İncirde. 5-4, b ve c, homojen olmayan bir elektrik alanının modellerini, alanın farklı noktalarındaki kuvvet vektörlerinin bileşenlerini ve elektronların hareketinin doğasını, yarıya eşit bir aralıkla ayrılmış, zaman içinde iki farklı nokta için gösterir. salınım dönemi.

İlk durumda, episikloidin arkını tanımlayan katot yüzeyinden kaçan elektron, alanın teğet bileşeninin vektörünün elektron hız vektörüne zıt olduğu anda rezonatör alanında olduğu ortaya çıkar. döngünün üst kısmında. 5 noktasındaki toplam elektrik alanı, radyal yönden sola sapan ε σ 5 vektörü ile karakterize edilir. Sonuç olarak, dairenin generatrisinin yuvarlanma yüzeyi bükülür ve dönüşü tarif eden elektron, belirli bir miktarda enerji ile katot yüzeyinde bulur ve bu enerji ile çarpıştığında ısı şeklinde yayar. katot. Böylece, alanı dikkate alınan faz ile karakterize edilen rezonatörlere karşı katottan yayılan elektronların çoğu katoda çıkarılır. Bir istisna, yalnızca ilk hızları etkileşim alanında kalmalarına izin verecek olan elektronlar tarafından yapılabilir. Bu elektronların radyal bileşenle etkileşimi, alanın bu bölgesindeki elektron akışının yoğunluğunun azalmasına yol açar. Gerçekten de, elektronun 4. noktadaki hızı azalır ve 6. noktada, 5. noktada bulunan merkezi elektronun hızına göre artar (bkz. § 4-2). Elektronların gruplaşması meydana gelir.

Alanın zıt fazına düşen elektronların hareketi farklı bir karaktere sahiptir (Şekil 5-4, c). Radyal bileşenin etkisi altında, 1. noktadaki elektron teğet yönde ek bir hız kazanır ve 3. noktadaki elektronun hızı azalır. Elektronlar, 2. noktada bulunan elektronun etrafında bir demet halinde gruplanmıştır. Elektron demetinin faz odaklaması gerçekleşir.

Homojen olmayan alanın ε τ 2 teğet bileşeninin vektörünün ve sabit elektrik alanının ε vektörünün eklenmesinin bir sonucu olarak, toplam vektör ε σ 2 sağa sapar. Üreten dairenin yuvarlanan yüzeyi, katot yüzeyinin üzerine çıkar. Elektronun hareketinin yörüngesi, yaklaşık olarak, katottan anoda giden eğri bir yüzey boyunca yuvarlanan bir daire noktasının yörüngesi olarak temsil edilebilir. Yörüngedeki "döngülerin" sayısı ve üretici yüzeyin "dikliği", anot voltajının büyüklüğüne, manyetik indüksiyona ve ayrıca alternatif elektrik alanının yoğunluğuna bağlıdır.

Bu nedenle, yalnızca elektronlar anoda koşar, döngü benzeri yörüngeleri tanımlar ve katodun belirli bir zamanda alternatif bir elektrik alanı yavaşlatan elektronların olduğu kısımlarını terk eder: magnetronda elektron telleri oluşur. Antifaz salınım modunda bu tür konuşmacıların sayısı, rezonatörlerin sayısının yarısına eşittir (bkz. Şekil 5-2, a).

Elektronik konuşmacı hareketi... Her yarım periyotta, segmentlerdeki yüksek frekans potansiyellerinin işaretleri tersine döndüğünden (homojen olmayan alan, cihazın ekseni etrafında dönüyor gibi), elektron telleri de alandan sonra hareket eder. Tellerin gerekli açısal dönüş hızını sağlamak için, aşağıda göreceğimiz gibi, anot ve katot arasındaki potansiyel farkın belirli bir değeri gereklidir. Elektron kollarının alanın yer değiştirmesi ile senkronize böyle bir dönüşü, yalnızca konuşmacılardaki elektronların sürekli yoğunlaşmasını sağlamakla kalmaz - faz odaklanması, aynı zamanda elektronlar ve mikrodalga alanı arasında gerekli enerji alışverişi modunu da sağlar.

Elektronlardan alana enerji aktarımı... Konuşmayı oluşturan elektronlar, dönme hareketi ile aynı anda episikloidin dönüşlerini tanımlar, katottan yükselir ve yavaş yavaş anoda gider. Döndükçe, tel katodun yeni bölümlerinden gelen elektronlarla doldurulur. Böylece tellerdeki elektronlar katottan anoda doğru sürekli olarak radyal yönde hareket eder. Elektronların hareketinin bu bileşenine potansiyel enerjilerinde bir azalma eşlik eder.

Elektronların enerjisi, elektrik bileşeniyle etkileşimi elektronların düşünülen hareketinin nedeni olan elektromanyetik alana aktarılır.

Elektronların radyal hareketini sağlamak ve ayrıca konuşmacıların dönme hareketi için, anot ve katot arasındaki potansiyel farkın belirli değerleri ve manyetik alanın gücü gereklidir.

5-4. Magnetron çalışma modu

Önceki paragraflarda, çalışan elektronların döngü şeklindeki yörüngeler boyunca hareketini, radyal yönde hareketlerini sağlamak ve konuşmacıların gerekli açısal dönüş hızını elde etmek için, kuvvet ε arasında belirli ilişkilerin gerekli olduğuna dikkat çekilmiştir. sabit bir elektrik alanı ve manyetik indüksiyon B. Karşılık gelen ε ve В değerlerinin seçimi, çalışma magnetron modunu belirler.

kritik mod parabol... Magnetronun anot voltajı kritik olandan daha büyükse, elektronlar tarafından yüksek frekanslı alana enerji aktarımı koşulları sağlanmaz. Gerçekten de, U a> U a.cr'de eğrisel yörüngeler boyunca hareket eden elektronlar (bkz. Şekil 4-7) anoda doğru koşarlar. Bu durumda, yüksek frekanslı salınımlar, ortaya çıkmış olsalar bile, döngüleri tanımlamayan ve pratik olarak rezonatör yuvalarının yakınında alternatif bir elektrik alanıyla etkileşime girmeyen elektronların enerjisi tarafından desteklenemez. Bu nedenle anot gerilimlerinin çalışma değerleri denklem (4-38) ile açıklanan kritik mod parabolünün (Şekil 4-6) altında olmalıdır.

senkronizasyon potansiyeli... Bununla birlikte, magnetronun normal çalışması için elektronların döngü benzeri yörüngeler boyunca hareketi yeterli değildir. Ek olarak, mikrodalga salınımlarının fazındaki değişiklikle eşzamanlı olarak, konuşmacıların belirli bir açısal frekansla dönmesini sağlamak gerekir. Senkronizasyon koşulu, konuşmacıların açısal dönüş hızının farklı değerlerinde yerine getirilebilir. Aslında, π tipi titreşimler için, iki bitişik rezonatör arasındaki ispit hareketinin t s süresi, sadece periyodun yarısına değil, aynı zamanda herhangi bir tam sayıdaki yarım periyotlara da eşit olabilir:

burada p = 0, 1, 2, 3 ...

Farklı p değerlerinde π-tipi salınımlar için elektron hareketi grafikleri, Şekil 2'de kesikli çizgilerle gösterilmiştir. 5-5.

Pirinç. 5-5. Alternatif bir elektrik alanının resmi ve π tipi salınımlarla elektronların hareketinin grafikleri

Zaman, ordinat boyunca grafikte çizilir ve periyodun her çeyreğinde yüksek frekanslı potansiyel dağılımının eğrileri anot bloğunun vidasının altında gösterilir. Tüm zaman boyunca, stres düğümleri yuvaların ortasında kalır. p bir tamsayı olduğu tüm durumlarda, elektronlar her rezonatörün yakınında yavaşlayan alandadır. p'ye bağlı olarak, elektronların dönüşünün sadece açısal hızı ω 0 değişir. ω 0'ın maksimum değeri, t c = T / 2 olduğunda p = 0'a karşılık gelir.

Elektronların açısal dönüş hızını karakterize etmek için belirli bir k parametresini tanıtmak uygundur, sayıya eşit elektronun tüm rezonatörlerden geçtiği ve başlangıç ​​noktasına döndüğü dönemler. Daha sonra, T periyodunun kesirleri olarak ifade edilen bitişik rezonatörler arasındaki bir elektronun hareket süresi, bağıntı ile belirlenir.

π-salınımları durumunda, ifade (5-3) şu şekli alır:

Bu oranı diğer titreşim türleri için özetlersek:

k parametresini kullanarak, herhangi bir tür salınım için elektronların açısal dönme hızı için bir ifade elde etmek kolaydır:

burada λ = cT magnetrondaki salınımların dalga boyu ve c ışık hızıdır.

Açısal dönme hızını sağlamak için, anot yüzeyindeki ispitte bulunan elektronun teğetsel bir hıza sahip olması gerekir.

Elektron, U a potansiyel farkı tarafından belirlenen sabit bir elektrik alanı nedeniyle magnetronda kinetik enerji elde eder. Anot yüzeyinde (r = r a) en yüksek değer elektron enerjisi şuna eşittir:

E K = eU a. (5-9)

Senkron hareket koşulları altında, anot yüzeyindeki elektronun enerjisi şöyle olmalıdır:

(5-9) ve (5-10) eşitleyerek, elektronların senkronize dönüşünü sağlamak için gereken anot voltajının değerini elde ederiz:

Senkronizasyon potansiyeli olarak adlandırılan bu değer, elektronik tellerin senkron dönüşünün mümkün olduğu anot voltajının en düşük (belirli bir k için) değerini belirler.

(5-11) tüm sabitlerin sayısal değerlerini değiştirerek ve U c'yi volt olarak ifade ederek şunu elde ederiz:

Bu ifade, elektronun anot yüzeyine eş eksenli bir daire içinde ve r a'ya yakın bir yarıçapla hareket ettiği varsayımı altında elde edilmiştir. Gerçekte, elektronlar bir magnetron içinde karmaşık döngü benzeri yörüngeler boyunca hareket ederler ve hızlarının teğetsel bileşeni hem üreten çemberin merkezinin transfer hareketinin hızına hem de elektronun kendisinin buna göre hareket hızına bağlıdır. merkez.

Eşik gerilimi... Anot yüzeyine yaklaşan ve enerjisinin önemli bir kısmını alana aktaran elektron, etkileşim alanından çıkarılmalıdır. Aksi takdirde, böyle harcanmış, yavaş hareket eden bir elektron, jant telinin gerisinde kalacak ve alternatif alandan enerji alacaktır. Harcanan elektronların anot üzerine düşmesi ve elektronların gerekli teğetsel hızının sağlanması için, döngü şeklindeki eğriler boyunca hareketlerini dikkate alarak, senkronizasyon potansiyelinden biraz daha yüksek bir anot voltajı gereklidir U c .

Magnetronun merkezinden uzaktaki bir elektrona r mesafesindeki ve cihazın ekseni etrafında ω 0 açısal hızıyla dönen üç kuvvet etki eder (Şekil 5-6): sabit bir elektrik alanının kuvveti Fe yönlendirilir anoda yarıçap boyunca; Elektron manyetik alan çizgilerini geçtiğinde ortaya çıkan Lorentz kuvveti F m, sağ el kuralına göre katoda yönlendirilir; ve son olarak, üçüncü, merkezkaç kuvveti F d, F e kuvveti ile aynı doğrultudadır.

Elektronun anoda ulaşması için, radyal yöndeki hareketinin kinetik enerjisi sıfırdan büyük olmalıdır ve bu nedenle, Fe ve F d kuvvetlerinin işi, elektronun çalışmasından büyük veya en azından eşit olmalıdır. kuvvet F m.

Bu düşüncelerden yola çıkarak [L. 2] eşik voltajı, yani harcanan elektronların anoda kaldırıldığı en düşük anot voltajının değeri:

Burada ω 0 formülünü (5-7) yerine koyarak ve voltajı volt olarak ifade ederek şunu elde ederiz:

Buradan, harcanan elektronların anoda çıkarılması için belirtilen koşulların karşılanması için, anot voltajının senkronizasyon potansiyelinden daha büyük olması ve U c değerinin manyetik alan kuvvetine bağlı olmaması gerektiği görülebilir. , daha sonra eşik voltajı V değeriyle orantılı olarak artar.

Çalışma modu şeması... Böylece, magnetronun normal çalışması için bir dizi koşulu düşündük ve denklemleri elde ettik: kritik potansiyel (4-38), senkronizasyon potansiyeli (5-12) ve eşik anot voltajı (5-14) için. .

Bu bağımlılıkların üçü de Şekil 1'de gösterilmektedir. 5-7. Kritik modun parabolü, B - U düzleminde çalışmayan alanı (gölgeli) ayırır. Bu bölgedeki herhangi bir nokta için B ve U a değerlerinde magnetrondaki elektronlar ilmek benzeri yörüngeleri tanımlamaz ve salınım yoktur. Senkronizasyon potansiyelinin (5-12) büyüklüğü B'ye bağlı değildir, ancak k'ye bağlı olarak değişir. 5-7 çizgisi U c sadece π-salınım rejimi için çizilir (n = 4; p = 0; N = 8). Diğer k = n (p = 0) için, senkronizasyon potansiyeli kritik mod parabolündeki noktalarla işaretlenir.

Farklı k'deki (p = 0) eşik voltaj hattı (5-14), B - U düzleminde ve senkronizasyon potansiyelinin değerine karşılık gelen noktalarda kritik modun parabolüne teğet düz çizgiler şeklinde gösterilir. Bu tür bir salınım için. Kritik potansiyelin (4-38) değeri ifadede (5-14) ikame edilirse, bunun geçerliliğini doğrulamak kolaydır.

Böylece, π-tipi salınımlar için, çalışmayan bölge aynı zamanda düzlemin eşik voltajının (k = 4) düz çizgisinin altında kalan kısmıdır. U a ve B'nin bu değerlerinde, ya konuşmacıların senkron hareketi koşulu (U a

5-5. Magnetron anot bloğu

Anot bloğu eşdeğer devresi... Magnetron rezonatörlerinin en yaygın biçimleri Şekil 2'de gösterilmektedir. 5-8'de, zaten bilinenlere ek olarak, dalga kılavuzlarının kısa devre bölümleri tarafından oluşturulan rezonatörler de gösterilmiştir. Bununla birlikte, rezonatörlerin herhangi bir konfigürasyonu için anot bloğu, karmaşık bir şekilde bağlanmış devreler sistemidir. Magnetronun devreleri, her şeyden önce, komşu rezonatörlerin akımları anot bloğu segmentinin yüzeyi üzerinden aktığından, birbirleriyle iletken olarak bağlanır. Ek olarak, anot bloğunun bölümleri ve katodun yüzeyi tarafından oluşturulan kapasiteler aracılığıyla bitişik rezonatörler arasında kapasitif bir bağlantı da vardır. Ve son olarak, bitişik rezonatörler birbirine endüktif olarak bağlanır (rezonatördeki alternatif manyetik alanın kuvvet çizgileri bitişik deliklerden kapatılır).

Bir veya başka bir bağlantı tipinin baskınlığı, anot bloğunun tasarımı ve özellikle yüksekliği h ile belirlenir. Küçük bir h değerinde, bireysel rezonatörler arasındaki endüktif kuplaj baskındır ve anot bloğunun h yüksekliğindeki bir artışla, kapasitif kuplaj giderek daha önemli bir rol oynar. Büyük h ile magnetron anot bloğunun olası eşdeğer devrelerinden biri Şekil 2'de gösterilmiştir. 5-9. L 0 ve C 0 miktarları, sırasıyla rezonatörün eşdeğer endüktansı ve kapasitansıdır. Rezonatörler, anot - katot kapasitansının yanı sıra birbirlerine iletken olarak bağlanır.

Böyle bir eşdeğer devrenin analizi şunu gösterir [L. 2] üretilen salınımların dalga boyu hem reaktif parametrelere hem de n sayısına bağlıdır:

Magnetronlarda C a-to / C0 oranı genellikle 0.1-0.4'tür.

Sekiz boşluklu bir magnetron için bağımlılık (5-15), Şek. 5-10 (eğri 1). Benzer bir bağımlılık burada çizilir (eğri 2), ancak magnetrondaki endüktif kuplajın baskın olması durumunda. Eğrilerden, tip I'in salınımlarının, komşu türlerin salınımlarından dalga boyu bakımından önemsiz derecede farklı olduğu görülebilir. Rezonatör sayısı ve dolayısıyla n sayısı arttıkça, bu fark giderek küçülür. Ek olarak, komşu tiplerin salınımlarından π salınımlarının frekansındaki küçük fark nedeniyle, magnetron jeneratörünün çalışması kararsız olabilir.

Güç kaynağı modundaki bir değişikliğin bir sonucu olarak, yükün doğası ve diğer nedenler, π-salınımları yerine, magnetronda farklı tipte salınımlar (frekans sıçraması) görünebilir. π tipi salınımların ve komşu salınım modunun eşzamanlı varlığı da mümkündür. Bu durumda, yüksek frekanslı alanın dağılımı ihlal edilir, senkronizasyon durumu zayıf bir şekilde yerine getirilir ve magnetronun gücü ve verimliliği düşer. Bu nedenle özellikle kısa dalga boylarında önemli olan salınım gücünü artırmak için rezonatör sayısını artırmak mümkün değildir.

Bağlar kullanarak titreşim modlarının ayrılması... Magnetronlardaki kararsızlıkları gidermek için özel önlemler alınır. En basit durumda halka şeklinde olan özel bağlarla iyi bir etki verilir (Şekil 5-11). Halkalardan biri anot bloğunun dört çift parçasına, diğeri dört tek parçaya kaynaklanır. Demetler, magnetronun salınım sistemine ek kapasitans ve endüktans getirir. Girilen kapasitans, yalnızca demetlerin boyutu ve anot bloğunun yüzeyinden uzaklığı ile değil, aynı zamanda iki halka arasındaki yüksek frekans potansiyellerindeki fark ile belirlenir. Endüktans, hem demetlerin boyutuna hem de demetlerden geçen akımlara bağlıdır.

Antifaz titreşim modunda, halkaların her biri aynı potansiyelde olan bloğun bölümlerine bağlanır. Böylece, iki bağlantı halkasının yüksek frekans potansiyellerinin faz farkı π'ye eşittir ve demetlerin kapasitif etkisi çok önemlidir. Aynı zamanda, π-salınımları sırasında demetlerin endüktif etkisi minimumdur, çünkü her halka aynı potansiyele sahip segmentlere kaynak yapılır ve demetlerdeki eşitleyici akımlar sıfıra yakındır. Sonuç olarak, π-titreşimleri sırasında demetlerin ortaya çıkan etkisi kapasitif niteliktedir. Demetlerin rezonatörlere verdiği kapasitans, kendi kapasitanslarına paraleldir. Sonuç olarak, toplam kapasitans artar ve π salınımları için dalga boyu artar.

Diğer türdeki titreşimlerde, halkaların her birine bağlı segmentlerin yüksek frekanslı potansiyelleri aynı değildir ve bu nedenle bağlar arasındaki ortalama potansiyel farkı, antifaz titreşimlerinden daha azdır. Sonuç olarak, demetler tarafından verilen kapasitans azalır ve bir halkaya bağlı iki segmentin yüksek frekans potansiyellerindeki fark nedeniyle, içindeki akımları eşitlediğinden, eklenen endüktans artar. Ligamentlerin ortaya çıkan etkisi endüktiftir. Girilen endüktans, rezonatörlerin öz endüktansına paraleldir; toplam endüktans azalır ve salınımların dalga boyu da azalır.

Çeşitli demet türleri kullanıldığında, n değerinden titreşim dalga boyundaki değişiklik, Şekil 2'de gösterilmektedir. 5-10 (eğri 5 - Şekil 5-11, a'daki bağlar için ve eğri 4 - Şekil 5-11, b'deki bağlar için).

Bu eğrilerin eğri 1 ve 2 ile karşılaştırılmasından, demetlerin kullanımının π-salınımlarının frekansları ile ona bitişik biçim arasındaki farkı önemli ölçüde artırabileceği görülebilir. Magnetronun kararlı çalışması için, n = N / 2-1 şeklindeki salınımların frekansının, antifaz salınımlarının frekansından en az% 4 farklı olması gerekir. Genellikle, frekans aralığının %10-15 düzeyinde olması sağlanır.

Magnetronun antifaz salınım modunda çalışmasının stabilitesinde bir artış, asimetrik bağların, örneğin kopan halkaların kullanılmasıyla da kolaylaştırılır. Asimetrik bağların kullanımı, antifaz dışındaki titreşimlerden kaynaklanan yüksek frekanslı alanların oryantasyonunu bozar ve bu nedenle görünümlerini daha da karmaşık hale getirir. Ayrıca, demetlerin kullanılması nedeniyle π tipi salınımların dalga boyundaki bir artışın, üretilen salınımların gücünde ve verimliliğin artmasıyla birlikte eşik voltajında ​​karşılık gelen bir azalmaya yol açtığına dikkat edilmelidir. magnetron.

Ligament kullanımının bazı dezavantajları da vardır. Böylece, örneğin, demetler tarafından oluşturulan ve azimut açısından bağımsız olan yüksek frekanslı alan, etkileşim uzayındaki elektrik alanını bir dereceye kadar bozar ve magnetronun çalışmasını bozar. Ek olarak, demetlerin eklenmesi, oluşturulan salınımların dalga boyunun kısalmasıyla birlikte büyüklüğü artan yüksek frekanslı kayıpları arttırır. Bu etkiyi ortadan kaldırmak için bağlar anot bloğundaki özel oluklara yerleştirilerek taranır.

Çok boşluklu anot bloğu... λ = 3 cm ve daha kısa dalga boylarında çalışan magnetronlarda, başka bir frekans ayırma yöntemi kullanılır - çok boşluklu bir anot bloğu.

Çoklu rezonatörlü bir anot bloğunda, her bir ikinci rezonatörün boyutları, geleneksel bir anot bloğundaki boyutlara kıyasla biraz artar; rezonatörlerin ikinci yarısının boyutları azalır (Şekil 5-12). Görünüşe göre, biri kısa dalgaya, diğeri daha uzun olana ayarlanmış iki rezonatör sistemi ortaya çıkıyor.

Çok rezonatörlü bir sistemde n'nin farklı değerlerine karşılık gelen salınımların dalga boylarını belirlemek için, anot bloğunun iki farklı sistemden oluştuğu varsayılarak formül (5-15) kullanılabilir: büyük (hb) ve küçük (hm). ) rezonatörler. Bu dalga boylarını hesaplarken λ 0 yerine sırasıyla büyük veya küçük rezonatörün rezonans dalga boyunu ikame etmek gerekir. Ancak sistemdeki özdeş rezonatörlerin sayısı yarı yarıya olduğu için toplam N rezonatör, daha sonra her bir aynı rezonatör sistemi için, değeri N / 4'ten büyük olamayacak olan belirli bir n "sayısı tanıtılır.

İncirde. Şekil 5-13, bir multirezonatör magnetrondaki (N = 18) n değerine bağlı olarak dalga boyundaki değişimi (3. eğri) göstermektedir. Bu eğrinin üst dalı, n = 4'e kadar, ilk - büyük ve küçük rezonatörlerdeki salınımlar arasında sıfır faz kayması olan uzun dalga salınım grubuna karşılık gelir. Buradaki dalga boyundaki değişimin doğası, demetleri olmayan geleneksel bir magnetronla aynıdır (eğri 1): n'deki artışla dalga boyu azalır.

n = 5'ten n = N / 2 = 9'a kadar olan eğrinin alt dalı, ikinci kısa dalga salınım grubuna karşılık gelir. Burada, artan n ile dalga boyu azalır. İncirde. Şekil 5-13, demetleri olan bir magnetron için karşılaştırma eğrisi 2'yi de göstermektedir.

Farklı n'deki frekans aralığı, artışıyla artan h b / h m (Şekil 5-12) oranına bağlıdır. Bununla birlikte, h b / h m'nin önemli değerlerinde, azimut açısına bağlı olmayan ve elektron ışınının yüksek frekanslı alanla etkileşimini kötüleştiren yüksek frekanslı alan bileşeninin etkisi artar.

Çoklu rezonatör sisteminin demetli anot bloğuna göre avantajı, her şeyden önce anot bloğunun yüksekliğinin frekans ayırma değerini etkilememesidir. Ek olarak, çoklu rezonatör anot bloğundaki yüksek frekans kayıpları çok daha azdır, bu da magnetronun verimliliğini artırmayı mümkün kılar.

5-6. Manyetronların parametreleri ve özellikleri

Çok boşluklu magnetronlar, diğer elektronik cihazlar gibi, çalışma, sınırlayıcı, iklimsel ve diğer çalışma modlarını belirleyen bir dizi parametre ile karakterize edilir.

Elektrik Modu Parametreleri... Referans verileri, kural olarak şunları şart koşar: gerilim U n veya akım I n filamentinin değerleri ve genellikle ±% 10'u aşmayan izin verilen sapmaları; nominal anot gerilimi U a ve bu değerin izin verilen üst sınırı; akımın nominal ve izin verilen üst ve alt değerleri I a; manyetik alanın yoğunluğu veya indüksiyonu. Darbeli modda çalışan magnetronlar için, referans kitabı, anot voltaj darbelerinin süresinin nominal ve izin verilen değerlerini, görev döngülerini ve cephelerin dikliğini gösterir - magnetron tarafından üretilen salınımların spektrumunu büyük ölçüde belirleyen miktarlar .

Üretilen titreşim gücü... Çok boşluklu magnetronlar genellikle darbeli veya sürekli modda güçlü mikrodalga salınımlarının jeneratörleri olarak kullanılır. Bu nedenle bu cihazların en önemli parametresi üretilen gücün değeridir.

P çıkış = ηI bir Ua, (5-61)

burada η magnetronun toplam verimidir. Bu nedenle, P çıkışının değeri sadece magnetronun elektriksel çalışma moduna değil, aynı zamanda başka bir önemli parametreye de bağlıdır - cihazın verimliliği.

katsayı faydalı eylem Magnetron, mikrodalga salınımlarının gücünün, anot devresindeki sabit bir voltaj kaynağından magnetrona sağlanan güce oranı ile belirlenir.

Sabit bir elektrik alanından enerji alan elektronlar, onu rezonatörlerin yüksek frekanslı alanına tamamen aktarmaz. Bazı elektronlar, enerji transferi mekanizmasına hiç katılmazlar, çünkü en başta, ek hızlanma aldıktan sonra, katoda geri dönerler ve onu ısıtırlar, yüzeyiyle çarpışma üzerine kalan enerjiden vazgeçerler. Telleri oluşturan ve yüksek frekans alanı ile tekrar tekrar etkileşime giren çalışan elektronlar, çoğu durumda enerjilerini tamamen tüketmeden anoda ulaşır ve geri kalanını anoda aktararak çarpışma anında ısıtır. Böylece, elektronların sabit bir elektrik alanından aldığı enerjinin bir kısmı boşa harcanır. Bu enerji tüketimine elektronik kayıp denir. Elektron akımından yüksek frekanslı alan tarafından alınan enerjinin, sabit bir elektrik alanı tarafından elektronlara verilen toplam enerjiye oranına magnetron ηel'in elektron verimliliği denir. Bu değer, elektron akışının alternatif bir elektrik alanı ile etkileşiminin verimliliğini karakterize eder. Yüksek frekanslı salınımların enerjisi aynı zamanda rezonatörlerin kendisinde (aktif direncin neden olduğu kayıpları yenilemek için), enerji çıkış cihazlarında, dielektriklerde vb. de tüketilir. Bu kayıplar, salınım sisteminin verimliliği ile belirlenir η k. Magnetronun verimi şuna eşittir:

η = η el η K. (5-17)

Bir magnetronun elektron veriminin büyüklüğü, esasen çalışma moduna bağlıdır. ηel'i belirlemek için, yalnızca sabit bir elektrik alanından elektronun aldığı enerjiyi değil, aynı zamanda elektron tarafından kullanılmayan enerji miktarını da (elektronun anoda ulaştığı kinetik enerji) bilmek gerekir. Senkronizm koşullarını yerine getirmek için elektron anot yüzeyinde U c'den az olmayan bir hızla hareket etmelidir. Bu nedenle anoda ulaşan bir elektronun kinetik enerjisi eU c'den az olamaz. Sonuç olarak, magnetronun elektron verimliliği şuna eşittir:

Ancak bu formülle hesaplanan elektronik verimin deneysel değer olan ηel'den daha yüksek olduğu ortaya çıkmaktadır. Bu, anoda çarpan bir elektronun kinetik enerjisinin aslında eU c değerinden çok daha yüksek olması gerçeğiyle açıklanır. Elektronlar, döngü benzeri yörüngeleri tanımlayan etkileşim alanında hareket eder. Anot voltajı eşik voltajına yakınsa, elektronlar katottan anoda yavaşça yükselir ve kural olarak "döngünün" tepesinde olmak üzere anoda çarpar. Üreten dairenin ekseninin teğet hızı eşitse (senkronizm koşulundan) U c, o zaman elektronun katoda göre teğet hızı yaklaşık 2 kat daha fazladır ve kinetik enerjisi 4 kat daha fazladır. kabul edilen değer Çalışma modunda, magnetrondaki anot voltajı genellikle U p'den büyüktür ve elektronlar daha dik bir döngü benzeri yörünge boyunca anoda yükselir. Hem döngünün tepesinde hem de elektron hızının sıfıra yakın olduğu başlangıcında anoda ulaşabilirler. Bu nedenle yüzeydeki kinetik enerjinin ortalama değeri, eU c değerinden yaklaşık 2 kat daha fazladır. Modern çok boşluklu magnetronlarda elektron verimliliği %50-70 ve daha fazlasına ulaşır.

Çalışma dalga boyuλ 0 veya salınımların çalışma frekansı ω 0, § 5-5'te gösterildiği gibi, rezonatörlerin parametreleri ve anot bloğunun tasarımı ile belirlenir. Geleneksel tasarımlı çok rezonatörlü magnetronlarda, rezonatörlerin kapasitansını veya endüktansını değiştiren özel cihazlar yardımıyla çalışma frekansında küçük bir aralıkta bir değişiklik elde edilebilir (aşağıdaki § 5-7'ye bakın).

Çok rezonatörlü magnetronlara dayalı jeneratör cihazları tasarlarken, salınım frekansının stabilize edilmesine özel önem verilir. Bu amaçla yukarıda bahsedildiği gibi demetler kullanılır, farklı rezonatör anot blokları kullanılır vb. Bununla birlikte, magnetronun çalışma frekansı esas olarak yükün doğasına ve magnetrona bağlanma şekline bağlıdır. Yükün etkisi altındaki frekans değişikliği derecesi, elektronik frekans kayması, frekans çekme vb. Gibi parametrelerle karakterize edilir. Bu fenomenler, magnetronun sözde yük özelliği tarafından en iyi şekilde yansıtılır. Bir magnetronun gerçek koşullarda çalışması "Radyo ileten cihazlar" dersinde ayrıntılı olarak tartışılmaktadır ve bu nedenle bu konuların tartışılması bu kitabın kapsamı dışındadır.

Magnetronların performans özellikleri... B, P out, η ve ω 0 sabit değerlerinde U a = f (I a) bağımlılıkları magnetronların çalışma özellikleri olarak alınır. Genellikle, B, P out ve η sabit değerlerinin çizgileri, I a - U a koordinatlarında bir grafikte gösterilir. Bu eğri aileleri, çok boşluklu magnetronların performans özellikleri olarak adlandırılır.

İncirde. 5-14, aşağıdaki parametrelerle bir magnetronun çalışma özelliklerini gösterir: çalışma modu darbelidir, rezonatör sayısı N = 8, katot yarıçapı rk = 0,3 cm, anot yarıçapı ra = 0,8 cm, anot yüksekliği blok h = 2 cm, frekans (π-salınım modunda) f = 2800 MHz, çalışma anot voltajı U a = 16 kV, çalışma modunda manyetik alan gücü H = 128000 a / m, çalışma anot akımı (darbede) I a = 20a, k.p.p. η = %42, üretilen güç (bir darbede) P çıkışı = 35 kW.

Düşük anot voltajlarında ve buna bağlı olarak daha düşük V'de, magnetronun verimliliği küçüktür. Bu nedenle, düşük anot voltajlarının kullanılması mantıklı değildir. Anot voltajındaki önemli bir artış, verimlilikte ve üretilen güçte belirli bir artışa eşlik etmesine rağmen, manyetik alan kuvvetinde de bir artış gerektirir. Çok büyük U a ve B değerleri ile çalışmak ciddi teknik zorluklarla karşılaşmaktadır; U a'nın artmasıyla önce hızla ve sonra yavaş yavaş büyüyen verimlilikteki bir artışla gerekçelendirilmezler.

Düşük anot akımlarında magnetron kararsızdır. Çoğu elektronlar katoda döner, verim ve üretilen güç küçüktür. Akımdaki aşırı bir artış da istenmez, çünkü bu durumda anot bloğu güçlü bir şekilde ısınır, katot aşırı yük ile çalışır ve Ua'da daha fazla artış gereklidir.

Yukarıdaki nedenlerden dolayı, her magnetron türü için U a ve I a'daki değişiklikler için çalışma sınırları vardır. Anot voltajı ve akımının seçilen değerlerindeki diğer parametreler (V, η, P out), çalışma özelliklerine göre benzersiz bir şekilde belirlenir.

Bir eğri ailesi düşünün B = const. Belirli bir B değerinde ve Ua'da bir artışla, anot akımı başlangıçta küçüktür ve yavaş büyür. Eğrilerin bu kısmı, eşiğin altındaki anot voltajlarına karşılık gelir. Elektronların çoğu anoda çarpmaz, ancak F m kuvvetinin etkisi altında katoda geri dönerler. U a'da daha fazla bir artışla, anot akımı keskin bir şekilde artar ve U a = f (I a) eğrileri, apsis ekseni ile küçük bir açı oluşturan neredeyse düz çizgilerin parçalarıdır. Özelliklerin bu çalışma kısmı, U a> U p değerlerine karşılık gelir.

B'deki bir artışla, aynı I a değerini elde etmek için, anot voltajının büyük değerleri gereklidir ve Şekil 2'den görülebileceği gibi. 5-14'te, B'nin aynı artışları aynı U a artışlarını gerektirir (Eşit B artışlarına sahip B = const çizgileri birbirinden aynı uzaklıkta bulunur). Başka bir deyişle, anot voltajı, eşik voltajı için formül (5-14) ile tamamen uyumlu olan manyetik alan kuvveti ile orantılıdır. Burada U p değerinin grafiksel olarak belirlenmesi kolaydır, B = const özelliklerinin doğrusal kısmını ordinat ekseni ile kesişmeye devam ettirir.

İkinci ailenin eğrileri (P outx = const) hiperboliktir. Magnetrondaki titreşim gücü, P out = ηI a U a ifadesi ile belirlenir. Verimlilik, I a ve U a'ya bağlı olarak değişir. Bu nedenle, P outx = const doğruları düzenli hiperboller değildir.

İncirde. 5-14 I a = const olduğu ve U a'daki bir artışla magnetronun veriminin arttığı görülebilir. Bunun temel nedeni, Ua ve B'deki bir artışa, üreten dairenin yarıçapındaki bir azalmanın ve sonuç olarak, elektronların anoda girme hızındaki bir azalmanın eşlik etmesidir. Anot akımındaki bir artışla (B = const'ta), η önce biraz artar ve sonra azalır.

Çok düşük anot akımlarında küçük η değeri, büyük elektronik kayıplarla açıklanmaktadır. Ek olarak, rezonatörlerdeki düşük osilasyon yoğunluğu nedeniyle, alternatif elektrik alanının odaklama etkisi önemsizdir. Elektronlar, parmaklıklar halinde zayıf bir şekilde gruplandırılmıştır ve senkronizasyon koşulu, elektronların yalnızca küçük bir kısmı için karşılanmaktadır. I a'daki belirli bir artışla, bu nedenlerin etkisi zayıfladığı için verimlilik artar. Akımdaki ilave bir artışa, anottaki kinetik enerjinin radyal bileşenindeki bir artış ve ayrıca konuşmacılardaki elektronların karşılıklı itilmesi nedeniyle η'da bir düşüş eşlik eder.

5-7. Çok boşluklu magnetronların tasarımının özellikleri

Magnetronun çalışma koşulları, yalnızca sıradan elektronik tüplerin değil, aynı zamanda diğer mikrodalga cihazlarının çalışma koşullarından farklıdır. Katot tarafından yayılan elektronların önemli bir kısmı geri döndürülür. Bu elektronlar, belirli bir miktar kinetik enerji ile katoda çarparak onu ısıtır ve katot yüzeyinden ek ikincil emisyona neden olur. Katotta, magnetronda harcanan toplam gücün yaklaşık %5'i serbest bırakılır. İkincil emisyon tarafından üretilen elektron akışı, katot tarafından yayılan elektron akışının önemli bir bölümünü oluşturur. İkincil emisyon akımının büyüklüğü, magnetronlar açıldıktan sonra filaman devresi açılırsa genellikle normal çalışmaya devam edecek şekildedir. Bu nedenle, magnetronun katodu, yalnızca açılma anında önemli termiyonik emisyon sağlamalıdır. Güçlü bir elektrik alanı, bir magnetrondaki katot işleminin özelliklerine de atfedilmelidir, çünkü anot potansiyeli genellikle birkaç kilovolta eşittir ve güçlü magnetronlarda - onlarca kilovolt, anot - katot mesafeleri birkaç santimetreyi geçmez. .

Magnetrondaki katot, yüksek yoğunluklu bir termiyonik akım sağlamalıdır. Ek olarak, aşırı ısınmaya ve güçlü elektrik alanlarının etkisine karşı dayanıklı olmalı ve zaman içinde sabit bir emisyon sağlamalıdır.

Çoğu zaman, magnetronlarda, 40 A / cm2'ye kadar bir akım yoğunluğu elde etmeyi mümkün kılan ve 70 kV / cm'ye kadar elektrik alanlarında çalışabilen ısıtılmış oksit katotları kullanılır. Bu katotların ikincil emisyon katsayısı birkaç onluğa ulaşır. Magnetronlarda, %96 tungsten ve %4 toryum oksit içeren bir tozdan sinterlenmiş tungsten-toryum katotları da kullanılır. Bu katotlar çok dayanıklıdır, gaz zehirlenmesine karşı dirençlidir ve kıvılcım çıkardıktan sonra orijinal emisyonu geri yükler. Oda metal süngerimsi ve emprenye edilmiş katotlar, 80 A / cm2'ye kadar yoğunluğa sahip bir akım sağlayabilir ve 20 kV'a kadar olan voltajlarda kararlı bir şekilde çalışabilir.

Sabit bir manyetik alan, magnetronun çalışmasında önemli bir rol oynar. Yüksek bir verim elde etmek için, manyetik alan indüksiyonu 0,3-0,6 wb / m2 mertebesinde olmalıdır. Böyle güçlü bir manyetik alan, özel bir şekle sahip güçlü kalıcı mıknatıslar tarafından oluşturulur (Şekil 5-15). Özellikle güçlü manyetik alanların gerekli olduğu durumlarda, ferromanyetik malzemeden yapılmış kutup parçalarının anot bloğunun uç duvarları olarak işlev gördüğü istiflenmiş magnetronlar kullanılır. Paket magnetronlarda, kutuplar arasındaki hava boşluğu önemli ölçüde azaltılır, bu da manyetik alan gücünü artırmayı veya genellikle magnetronun kendisinden çok daha ağır ve daha büyük olan kalıcı bir mıknatısın ağırlığını ve boyutlarını azaltmayı mümkün kılar.

Magnetrondaki salınım frekansı, metal pimler - rezonatör deliklerine daldırılmış pistonlar veya ünitenin uç yüzeyindeki oluklarda bulunan özel metal halkalar kullanılarak salınım sisteminin endüktansı veya kapasitansı değiştirilerek yeniden oluşturulabilir. Bu yöntemlerin her ikisi de magnetron frekansının rezonans frekansının %5-7'sinden fazla değiştirilmemesine izin verir. Frekansın ortalama değerden daha büyük bir sapması ile, antifaz salınım modunu komşu modlardan ayırma koşulları bozulur.

5-8. mitron

Tanım... Bir metronom, çok rezonatörlü bir magnetron prensibi ile çalışan, ancak salınım sistemi ve katot yayan elektronların yapısında ondan farklı olan, frekansı ayarlanabilen bir cihazdır.

Cihaz mitron şematik olarak Şek. 5-16, a. Anot bloğu, birbirine doğru yönlendirilmiş bir dizi pime (segment) sahip iki disk şeklinde bir sistemdir (Şekil 5-16, b). Etkileşim alanının ortasına, çok boşluklu bir magnetrondan farklı olarak elektron emisyonu için tasarlanmamış bir metal silindir yerleştirilir. Soğuk katot veya negatif elektrot adı verilen bu silindir, pimlerle birlikte bir salınım sistemi oluşturur. Elektronlar yayan bir tungsten spirali şeklindeki katot, etkileşim boşluğundan çıkarılır ve ortasında bir delik bulunan kesik bir koni şeklinde bir kontrol elektrotu ile çevrilidir. Disk uçlarının yardımıyla, anot bloğu, konfigürasyonu farklı olabilen harici bir salınım sistemine bağlanır. İncirde. Şekil 5-16, c, bir kısa devre pistonu kullanılarak uzunluğu değiştirilebilen bir dalga kılavuzunun kısa devre bölümü şeklinde bir salınım sistemini göstermektedir. Dalga kılavuzunun diğer kısmı, mitrona bir besleyicinin bağlandığı ve yüke gittiği karakteristik bir empedans transformatörüdür.

Soğuk katodun, kapı elektrotunun ve anot bloğunun disk uçları, seramik silindirlerle elektriksel olarak ayrılır.

Magnetronda olduğu gibi yoğunluk vektörü cihazın eksenine paralel olan manyetik alan, harici mıknatıslar tarafından oluşturulur.

Anot salınım sistemi genellikle topraklanır, katoda bir negatif voltaj uygulanır ve ayrıca kontrol elektroduna bir negatif voltaj uygulanır, ancak bu biraz daha küçük bir değerdedir, böylece katot ve bu elektrot arasında bir hızlanan alan oluşur.

Çalışma prensibi mitron, çok rezonatörlü bir magnetronun çalışma prensibi ile pratik olarak aynıdır. Mitron ayrıca, kural olarak, π-salınımlarından daha az sıklıkla çalışır; Magnetronda olduğu gibi, etkileşim alanında elektron konuşmacıları oluşur, yüksek frekanslı alanla senkronize olarak döner, elektronların alanla aynı enerji etkileşimi süreçleri, dalgaya potansiyel enerji verdikleri yerde gerçekleşir.

Fark, etkileşim alanından çıkarılan yayan katot ve ek bir harici düşük Q salınım sisteminin kullanılmasıyla sağlanan magnetrondan biraz farklı bir elektrik modunda yatmaktadır. Bu farklılıklar, anot voltajı değiştiğinde salınım frekansını elektronik olarak kontrol etmeyi mümkün kılar. Bu nedenle, mitron bazen literatürde ayarlanabilir bir voltaj magnetronu olarak anılır.

Bir mitronda, bir magnetron ile karşılaştırıldığında, salınım sisteminin kalite faktörü Q önemli ölçüde azalır. Bu, bir magnetrondaki kapalı bir rezonans rezonatör devresinden daha geniş bir banda sahip bir sistem olan karşı pim tipi bir yavaşlatıcı sistemin kullanılmasıyla ve ayrıca, örneğin, şeklinde bir harici salınım sisteminin bağlanmasıyla elde edilir. bir dalga kılavuzu bölümü. Q'daki bir azalmaya, doğal olarak, devrede depolanan enerji seviyesindeki bir azalma ve sonuç olarak, yüksek frekanslı salınımların genliğinde bir azalma ve özellikle önemli olan, devrenin reaktif bileşeninde bir azalma eşlik eder. akım. Devredeki yüksek frekanslı alanın genliğinde, yani pimler arasındaki boşlukta bir azalmanın, etkileşim uzayındaki alan yük yoğunluğunda bir azalma gerektirdiği oldukça açıktır, çünkü aksi takdirde oluşum ve faz süreci konuşmacıların odaklanması etkisiz olacaktır. Mitronda, esas olarak katot düzeneğinin tasarımı nedeniyle etkileşim uzayındaki uzay yükünde bir azalma elde edilir. Etkileşim alanına giren elektronların sayısı, kontrol elektrotunun potansiyeli U.e. tarafından düzenlenir. Deneysel çalışmalar göstermiştir ki [L. 7] uzay yükü yoğunluğundaki bir azalmayla, elektron akışının yoğunluk modülasyon derecesinin arttığını. Diğer bir deyişle, etkileşim alanına giren elektronların sayısındaki azalma, esas olarak çalışmayan elektronların sayısında bir azalmaya yol açar; konuşmacılardaki uzay yükü yoğunluğu çok daha az azalır. Mitronun optimal çalışma modu, kontrol elektrotundaki delikten elektron akışı nedeniyle anot akımının değeri akımın yaklaşık üçte birine eşit olduğunda elde edilir.

Etkileşim uzayında böyle bir uzay yükü oluşum rejimi ile anot akımının değerinin sınırlı olması çok önemlidir. Başka bir deyişle, anot voltajındaki bir artış, anot akımında önemli bir artışa yol açamaz.

Magnetronda olduğu gibi mitrondaki anot voltajının büyüklüğündeki bir değişiklikle, mikrodalga alanının ve elektron tellerinin dönüşünü senkronize etme koşulları ihlal edilir. Elektrik alanı ile elektron akımı arasında bir faz kayması meydana gelir ve reaktif elektronik iletkenlik ortaya çıkar. Yeni bir U a değerinde faz dengesini elde etmek için rezonatörün reaktif iletkenliği de değişmelidir. Bu değişiklik doğal olarak titreşim frekansında bir değişikliğe yol açacaktır. Ancak, yüksek kalite faktörü nedeniyle rezonatörün reaktif akımının elektron akımının reaktif bileşeninden çok daha yüksek olduğu bir magnetronda, bu frekans değişikliği küçüktür. Düşük kaliteli bir salınım sistemine sahip bir mitronda, frekans değişiminin önemli olduğu ortaya çıkıyor.

Ek olarak, mitrondaki akımın sınırlandırılması nedeniyle, anot voltajındaki ve salınım frekansındaki değişime, magnetronda olduğu gibi (bkz. Şekil 5-14), güçte keskin bir değişiklik eşlik etmez.

Performans özellikleri ve parametreleri... Mitronun ana özellikleri olarak, Pvx = f (U а) bağımlılıkları kullanılır; I a = φ (U a) ve ω = ψ (U a) (Şek. 5-17).

Elektronik frekans ayarının bant genişliği Δω, cihazın tasarımına bağlıdır ve farklı mitron türleri için ortalama çalışma frekansına göre %15'ten bir oktav (ω maks / ω min ≈ 2) ve daha fazlasına kadar değişebilir. Δω bandının genişlemesine kaçınılmaz olarak çıkış gücü P çıkışında ve verimlilikte bir azalma eşlik eder.

Bu nedenle, nispeten dar bantlı mitronlarda, çıkış gücünün değeri, frekans ayarlama aralığında P çıkış değerinde 2-3 dB'den fazla olmayan bir değişiklik ve 40'a kadar verimlilik ile birimler veya onlarca watt olarak ölçülür. %.

Δω bandı bir oktava genişlediğinde, çıkış gücü 0,5-3 W'a düşer ve verim %15-25'e düşer.

Mitrondaki çıkış gücünün büyüklüğü, kontrol elektrodundaki U y.e gerilimi kullanılarak kontrol edilebilir. Bununla birlikte, U y'deki bir artışla, yani üretilen salınımların frekansı kaçınılmaz olarak değişir (Şekil 5-18).

U a ve U y.e voltajındaki bir değişiklikle frekans değişikliği derecesi farklı değildir. ω = ψ (U a) eğrisinin S eğimi 0,5-5 MHz / V'dir ve S y.e eğimi 0,9 MHz / V'yi geçmez. Mitronlar çoğunlukla düşük güçlü yerel osilatörler olarak kullanılır. Kendi gürültü seviyeleri açısından, şu anda yansıtıcı klistronlardan ve geri dalga tipi O lambalardan daha düşüktürler.

Ölçek

manyetronlar

1. Magnetron cihazı

Edebiyat

1. Magnetron cihazı

Bir magnetron, elektrik alanın yönüne dik sabit bir manyetik alana sahip bir diyottur. Magnetronun salınım sistemi, anot bloğunun kalınlığında yapılmış bir dizi boşluk rezonatöründen oluşur (Şekil 1).

1

Elektronlar silindirik bir katottan yayılır. Katot ile anot arasındaki boşluğa etkileşim alanı denir. Bu alanda sabit elektrik alanı yarıçap boyunca yönlendirilir, manyetik alan çizim düzlemine diktir ve elektronlar ile mikrodalga alanı arasında bir enerji alışverişi vardır. Kavite rezonatörleri, yarıklar vasıtasıyla etkileşim boşluğuna bağlanır, böylece mikrodalga alanı etkileşim boşluğuna doğru çöker. Belirli koşullar altında, çok boşluklu bir magnetronda salınımlar ortaya çıkar. Enerji, rezonatörlerden birinde bulunan bir döngü ve koaksiyel hat veya dalga kılavuzu kullanılarak çıkarılır. Sabit elektrik alanı yarıçap boyunca ve sabit manyetik alan katod ekseni boyunca yönlendirildiğinden, elektrik ve manyetik alanlar karşılıklı olarak diktir (alan geçişi).

2. Silindirik bir magnetronun statik özellikleri

Bağımlılıklara statik özellikler denir (Şekil 2)

NS

NS

mikrodalga salınımlarının yokluğunda.

Pirinç. 2

"Özel Fizik Bölümleri" dersine göre, çapraz elektrik ve manyetik alanlarda bir elektronun yörüngesi, dönen bir tekerleğin kenarında bulunan bir noktanın yörüngesi ile tanımlanır (Şekil 3).

Şekil 3

Sabit bir anot voltajıyla manyetik indüksiyonu arttırırsanız U a = Sabit daha sonra yuvarlanan dairenin yarıçapı yavaş yavaş azalır. Elektronik yörüngeler, ne zaman B = 0 normal olan anot ve katot yüzeyleri bükülmeye başlar. NS d = 2R düz bir magnetronda elektronlar sadece sikloidin tepesindeki anoda dokunur. NS d> 2R elektronlar anoda ulaşmadan önce sikloid boyunca çoklu salınımlar gerçekleştirir. Anot akımı keskin bir şekilde düşer. Manyetik indüksiyonun karşılık gelen değerine kritik indüksiyon denir. B kp ... Nihai akım bozulma oranı B = B kp ve küçük bir akımın varlığı B> B kp için I a  0 elektronların ilk hızlarının, magnetronun elektron bulutunda kendiliğinden ortaya çıkan salınımların ve bir dizi başka faktörün etkisiyle açıklanır.

Böylece, düz bir diyotta

Silindirik bir magnetronda

Katodun yarıçapı nerede;

Anotun yarıçapıdır.

Sabit bir değerle B altında diyottan geçen akımın sıfır olduğu kritik bir anot voltajı vardır.

Bu denklem kritik modun parabolünü tanımlar (Şekil 4.)

Pirinç. 4.

Değerler ve magnetronun çalışmasını karakterize eden önemli parametrelerdir (Şekil 4). sadece statik modda değil, aynı zamanda mikrodalga salınımlarının varlığında da. Magnetronun çalışma alanı, kritik mod parabolünün altındaki alandır, burada:

B> B kp; sen< U akp .

3. Çok rezonatörlü bir magnetronun anot bloğunun salınım çeşitleri

Çok rezonatörlü bir magnetronun salınım sistemi, boşluk rezonatörlerinden ve bir etkileşim alanından oluşur. Bitişik rezonatörler etkileşim alanı ile bağlanır, bu nedenle salınım sistemi kapalı bir bağlı rezonatör zinciri olarak temsil edilebilir (Şekil 5),

Pirinç. 5.

Nerede: L ve C - aynı rezonatörlerin eşdeğer endüktansı ve kapasitesi; İLE BİRLİKTE k - rezonatörler arasındaki kapasitif bağlantıyı belirleyen segment ve katot arasındaki kapasitans.

Rezonatörler arasında manyetik bir bağlantı olmadığı varsayılmaktadır.

Kapalı bir sistemde, bir rezonatör zinciri (filtre bağlantıları) yalnızca, bir gidiş dönüş sırasında bağlantılardaki faz kaymalarının toplamının 2'nin katı olduğu salınımları harekete geçirebilir. ... Bir bağlantı ile faz kayması 0 , yani bitişik rezonatörlerdeki salınımlar arasında yalnızca aşağıdaki ayrık değerleri alabilir:

nerede N rezonatör sayısı, n - mod numarası olarak adlandırılan bir tam sayı. Filtre teorisinde, faz kaymasının bir bağlantı ile olduğu kanıtlanmıştır. 0 sistemin şeffaflık bandında 180'den fazla olamaz , bu nedenle, görüş numarası ve karşılık gelen açılar yalnızca aşağıdaki değerleri alır:

Titreşim modu n = 0,  0 = 0, faz içi olarak adlandırılır ve n = N / 2,  0 =  - antifaz veya - görünüm.

Oran, mikrodalga - magnetron alanının döngüsellik veya kapalılık durumu olarak adlandırılır.

Her tür titreşim, salınım sisteminin doğal frekansına karşılık gelir. Başka bir görünüme geçmek, faz kaymasını değiştirmek anlamına gelir 0 bir bağlantı başına ve sabit parametrelerle L, C, C k her bağlantı her yeni değer 0 sadece farklı bir frekansta alınabilir. Eşdeğer devreye göre hesaplama, frekans formülüne yol açar. k / n sayı ile titreşim modu n:

izole rezonatörün doğal rezonans frekansı nerede.

Filtre teorisine göre hesaplama verir

Nerede: - merdiven yapısının seri direnci;

- merdiven yapısının paralel direnci.

nerede:

Artan formülden de anlaşılacağı n sıklığı artıyor. İçin -tipi

n için = 0 formül kabul edilemez. Etkileşim uzayındaki mikrodalga alanının tamamen kesin bir resmi her tipe karşılık gelir. örneğin, için n = 4 ve n türleri için N = 8 = 2, etkileşim uzayındaki alan desenleri Şekil 1'deki forma sahiptir.

Pirinç.

Çok boşluklu magnetronlarda maksimum verim sağlayan salınımların çalışma şekli şöyledir: -özellik.  -görüntüleme yalnızca çift sayıda rezonatörle mümkündür.

Mikrodalga alanının bir azimutu vardır. E  ve radyal E r bileşenler. Azimuttaki mikrodalga alanının azimut bileşeninin dağılım modeli, Şekil 7'deki forma sahiptir.

Şekil 7.

Alanın azimut üzerindeki bağımlılığı sinüzoidal değildir, bu nedenle, periyodik homojen olmayan yavaşlayan sistemlerde olduğu gibi, uzaysal harmonikleri hesaba katmak gerekir.

Uzamsal harmonik kavramı, ilerleyen dalgalar için tanıtıldı ve bir magnetronun etkileşim uzayında alan, duran bir dalga karakterine sahiptir. Açıkça, azimutta sinüzoidal olmayan duran bir dalga, zıt yönlerde hareket eden azimutta sinüzoidal olmayan iki dalganın üst üste binmesi olarak temsil edilebilir. Bu dalgaların her biri, uzaysal harmoniklerin toplamı ile değiştirilebilir. Sonuç olarak, her harmonik sayı için, eşit faz hızlarıyla, ancak zıt yönlerde hareket eden iki sinüs dalgası vardır.

Döngüsellik koşulu yalnızca sıfır uzamsal harmonik için geçerlidir ( P = 0) herhangi bir tür titreşim. sayı ile harmonik için P filtre sisteminin bir bağlantısı ile faz kayması.

; nerede

Açıkçası, formun sıfır harmonik dalgası n zaman başına etkileşim alanında bir geçiş yapar nT n , ve zaman içinde bitişik rezonatörler arasındaki yol

nerede Tn Formun yüksek frekanslı alanının periyodu n ... harmonik sayı için P bitişik rezonatörler arasındaki hareket süresi, şundan daha uzun bir tam sayı periyottur, yani.

Bu nedenle, uzaysal harmonik dalganın açısal hızı p - n formunun sayıları , bitişik rezonatörler arasındaki geometrik açı için

Formülden, her tür titreşim için n sıfır harmonikte maksimum açısal hız. Sıfır harmoniğin en düşük açısal hızı şu anda gözlemlenir: -tipi

Açıkçası, için - türlerin uzaysal harmonikleri aynı anda en büyük ve aynı açısal hıza sahiptir. p = 0 ve p = -1.

Anot bloğu boyunca ilerleyen dalgaların faz hızları,

Titreşim modu numarası ne kadar yüksek olursa n ve uzaysal harmonik sayı ne kadar büyükse P , etkileşim uzayında dönen ileri ve geri dalgaların hızı o kadar düşük olur. Dalga karşılık gelen P = 0 verilen için vardır n en yüksek faz hızı ana dalgadır.

Faz hızının büyüklüğü, ışık hızından önemli ölçüde daha düşük yapılabilir. C v boş alan... Yavaşlama

nerede  Boş uzayda çalışan dalga boyudur.

p = 0'da -tipi bir dalga için.

 = 3 cm'de, r a = 0,5 cm; N = 16:

4. Elektronların magnetronun etkileşim uzayındaki hareketi. Faz odaklama. Uzay şarjı konuşmacıları

Yüksek frekanslı titreşimler yoksa, elektronlar sikloidler boyunca hareket eder. Anodun konveksiyon akımı B> B kp sıfır. Küçük yüksek frekanslı salınımların varlığında bu hareketteki değişimi ele alalım.

Elektronların mikrodalga alanla en yoğun etkileşimi, elektronun uzun süre mikrodalga alanın yavaşlama aşamasında olması sağlanabilir. Etkileşim alanındaki mikrodalga alanı, katot ve anot arasındaki boşlukta hareket eden dalgalar olarak temsil edilebilir. Bu nedenle, elektrona göre mikrodalga alanının fazının yaklaşık sabitliği koşulu, dalgalardan birinin faz hızı ile ortalama hızın eşitliğinin koşulu olarak kabul edilebilir. v c , yuvarlanan dairenin merkezinin hareket ettiği

Dalgalardan biri için senkronizasyon sağlanırken, diğer dalgaların elektron üzerindeki etkisi, faz hızları diğer dalgalardan önemli ölçüde farklı olacağından göz ardı edilebilir. V c.

Dalgalardan biriyle, dalga ile bir hızda hareket eden bir koordinat sistemini ilişkilendirelim. Bu koordinat sistemine göre dalganın elektrik alanı durağandır. Elektronların ortalama hızı dalganın faz hızına eşit olsun. Etkileşim uzayının farklı bölümlerinde bulunan tipik elektronların davranışını ele alalım (Şekil 8).

Şekil 8

Ortaya çıkan elektrik alanı, sabit ve mikrodalga elektrik alan vektörlerinin eklenmesiyle belirlenir ve 1,2,3,4 noktalarında farklı olacaktır.

Ortaya çıkan elektrik alanı E  tip 1 bir elektrona etki etmek yönünü değiştirmez, mutlak değerde azalır (Şekil 9.).

Pirinç. dokuz

Artık eşit olan yuvarlanan dairenin merkezinin hızı, statik moda kıyasla azalacaktır. Sonuç olarak, 1. tip bir elektron, ilerleyen dalganın gerisinde kalmaya başlar ve kademeli olarak 4. tip bir elektrona geçer. (Şek. 10).

Pirinç. on

Bu nedenle, tip 3 elektron bir dalgadan daha hızlı hareket eder ve kademeli olarak tip 4 elektrona da yaklaşır. Tip 4 elektron bir alanda hareket etmeye zorlanır. E  vektörün belirli bir eğimine sahip olan statik elektrik alanından mutlak değerde biraz farklıdır. E  (şek. 11).

Pirinç. on bir

Bu eğim, sikloidal yolu tanımlayan dairenin artık katot düzlemine paralel yuvarlanmaması gerektiği anlamına gelir. Tekerlek şimdi dik bir çizgi boyunca yuvarlanmalıdır. E  , yani anoda doğru eğildi. Durağan bir koordinat sisteminde, dalga ile senkronize kalan tip 4 elektron yavaş yavaş anoda doğru hareket eder.

Bu nedenle, tip 4 bir elektron uzun süre maksimum alan bölgesindedir. Her sikloidal titreşimle, elektron potansiyel enerjisinin bir kısmını kaybeder ve anoda daha da yakınlaşır (Şekil 12). Elektronun dönme enerjisi yaklaşık olarak sabit kalır.

12

Fiziksel bir bakış açısından, bir magnetrondaki salınımları sürdürmek için en uygun tip 4 elektrondur. Tip 1 ve 3 elektronları, HF alanına göre fazlarını kademeli olarak iyileştirir ve yavaşlayan teğetsel alana düşerek üretim için uygun hale gelir.

Katottan ayrıldıktan sonra, 2. tip bir elektron, hızlanan bir teğetsel alanın etkisine maruz kalır (Şekil 13).

13.

Tekerleğin yuvarlandığı düzlem katoda doğru eğilir. İlk sikloidal titreşimin sonunda, enerjinin bir kısmını HF alanından emmiş olan tip 2 bir elektron katoda çarpar ve etkileşim boşluğunda varlığını sona erdirir (Şekil 14). Tip 2 elektron, salınımların uyarılması için elverişsizdir. Hızlı bir şekilde katoda "ayrıldığı" için, etkileşim alanında çoğunlukla uygun elektronlar kalır.

Pirinç. on dört.

Böylece, yüksek frekanslı bir elektrik alanının etkisi, otomatik olarak elektronların sıralanmasına yol açar ve uygun (doğru faz) elektronlar, yüksek frekanslı alana, elverişsiz elektronları absorbe ettiklerinden daha fazla enerji verir. Sonuç olarak, genlikte küçük dalgalanmalar artmalıdır, yani. magnetronun kendi kendine uyarılması gerçekleşmelidir.

Uygun elektronlar, anodun konveksiyon akımını oluşturur. B> B kp ... Salınımların uyarılması için elverişsiz olan, katodu bombalayan elektronlar, ek ısınmasına neden olur ve katottan önemli ikincil emisyonun ortaya çıkmasına neden olur.

Bir magnetronda demetlemede (faz odaklama) ana rol, mikrodalga elektrik alanının radyal bileşeni tarafından oynanır. Teğetsel bileşenin rolü, elektronlardan enerji seçimine indirgenmiştir.

Elektron demetlerinin oluşumu, yavaşlamış bir dalga hızıyla hareket eden bir koordinat sisteminde açıkça izlenebilir (Şekil 15).

Pirinç. 15.

Bu sistemde, mikrodalga salınımlarının yokluğunda, elektronların gerçek yörüngelerini belirleyen yuvarlanan dairelerin merkezleri sabit kalacaktır. Bu durumda, elektronların her biri bir daireyi tanımlar. Radyal ve teğet mikrodalga alanlarının hareketi, yuvarlanan dairelerin merkezlerinin kademeli olarak değişmesine neden olur.

Alana enerji aktarımı baskındır, bu da alanın elektron akışı vb. üzerindeki etkisini artırır. Etkileşim alanında, sabit durumda anoda ulaşan uzay yükü bulutunun sınırının titreşimleri ortaya çıkar. Dinamik uzay yükü, anot etrafında sabit bir açısal hızda dönen parmaklar şeklini alır (Şekil 16).

Tellerin sayısı, etkileşim alanındaki mikrodalga alanının yavaşlayan bölgelerinin sayısına açıkça eşittir, yani. titreşim modu numarası. tereddüt et -tip, konuşmacı sayısı maksimumdur ve rezonatör sayısının yarısına eşittir. Telde dinamik bir denge vardır: katot bölgesinden gelen elektronlar sürekli olarak ona girer ve elektronlar sürekli olarak anodu terk eder.

Pirinç. 16

5. Çok boşluklu bir magnetronun kendi kendine uyarılması için koşullar

Magnetronun kendi kendini uyarma koşulları, elektron ışınının potansiyel enerjisinin mikrodalga alanına, yani. faz hızının ve elektronun transfer hareketinin hızının eşitliği şartına V n seçilen uzamsal harmonik için p titreşim modu n

Bu yarıçaptaki dalganın faz hızı, etkileşim alanı için ortalama olacaktır.

titreşim frekansı nerede n-tür;

- uzaysal harmonik dalganın açısal hızı p titreşim modu

Bu nedenle taşınabilir hız, senkronizasyon durumu olarak yazılabilir.

Çünkü, senkronizasyon koşulunun sağlandığı eşik voltajının değeri.

U anop arasındaki bağlantı ve manyetik indüksiyon lineer. Bu bağımlılığın grafiklerine eşik düz çizgileri (veya Hartree düz çizgileri) denir. Düz çizgiler koordinatların orijinden geçer ve eğimleri n titreşim modunun sayısına ve uzamsal harmoniklerin sayısına bağlıdır. p (Şek. 17).

Pirinç. 17.

Oluşturulan düz çizgiler kritik mod parabolünü keser. değerlerle sen salınımların gölgeli bölgesine karşılık gelen salınımlar yoktur, çünkü bu durumda elektronlar mikrodalga alanı ile etkileşime girmek için zamana sahip olmadan hızlı bir şekilde anot için ayrılır. NS sen< U akp (parabolün altında) eşik düz çizgileri üzerindeki noktalarda, salınımların uyarılması başlar, çünkü "süperkritik" modda, sikloidal hareket nedeniyle mikrodalga alanı ile uzun süreli bir etkileşim mümkündür. En düşük eşik voltajları salınımlara karşılık gelir -tipi (n = N / 2), bu tür bir titreşimin önemli bir avantajıdır.

U için bir gözenek denklemi yaklaşıktır. Bunu türetirken, anoda geçişteki elektronun kinetik enerjisinin sıfıra eşit olduğu örtük olarak varsayılmıştır. Aslında, senkronizasyon koşulundan, elektronun anottaki hızı eşittir.

anottaki bir elektronun kinetik enerjisi.

Potansiyel enerjinin bir kısmının geçişini dikkate alarak AB bir bir elektronun kinetik enerjisine w k , eşik geriliminin ifadesi şu şekilde yazılacaktır:

Bağımlılık U anop = f (B ) hala doğrusaldır, ancak eşik çizgileri artık ikinci terimin varlığından dolayı orijinden geçmez. Eşik çizgileri artık kritik değerin parabolünü kesmiyor.

rejim, ama sadece onu ilgilendiriyor. Her eşik düz çizgisi için eşik voltajının minimum değeri bu temas noktasına karşılık gelir (Şekil 18).

Pirinç. on sekiz

Bu eşik voltajına senkron voltajı denir. Açıktır ki, elektronlar anot yüzeyine paralel olarak anot yüzeyine paralel hareket ettiğinde, minimum eşik voltajı, dalga hızına eşit bir hızda gereklidir.

Senkronizasyon voltajı, magnetronun kritik çalışma modunun yakınındaki sınırlayıcı durumda kendi kendine uyarım koşulunun yerine getirilmesine karşılık gelir. Bu nedenle, senkronizasyon voltajı, anot yakınındaki tüm hızın dairesel bir hıza dönüştürülmesinin, elektronların ve alanın senkronize hareketini sağladığı bir voltajdır. Eğer sen< U c elektronlar bir dalgadan daha yavaş hareket eder ve magnetron çalışmaz. Böylece magnetronun çalışma şeması Şekil 19'da gösterilebilir.

Pirinç. 19

Sabit bir değerde anot voltajındaki bir artışla elektron hareket koşullarının nasıl değiştiğini düşünelim. B = B işi.

1. Konum açık A-C elektronu dalganın hızından daha düşük bir ortalama hızla sikloid boyunca hareket eder. sen büyüdükçe sen sikloidin yarıçapı artar, elektronun ortalama hızı artar.
2. C noktasında, senkronizasyon koşulları sağlanır, elektronlar dalga ile etkileşime girer. Gruplanan elektronlar potansiyel enerjiyi mikrodalga alanına verir ve anoda yükselir. Anot akımı magnetrondan akmaya başlar. Eşik düz çizgisi, dinamik modda anot akımının akış ve akış olmayan bölgelerini sınırlar.
3. Bölüm C - D bir çalışma sitesidir. artarken sen bu alan içinde, süper kritik rejimde hareket eden elektronlar, mikrodalga alanı ile her zaman eşzamanlılık içindedir. büyüme ile sen anot akımı ve salınımların genliği artar.
4. D noktası kritik rejimin parabolünde yatıyor. Bu durumda elektron, sikloidin ilk döngüsünden geçerken anoda ulaşır ve elektronun tüm potansiyel enerjisi, anotta tamamen kinetik enerjisine dönüştürülür. yeterlik sıfıra eşit olur, salınımlar bozulur, magnetron içinden statik koşullar tarafından belirlenen bir akım akar.
5. U için bir< U kp magnetron kritik olmayan moddadır ve uyarılamaz. Puan E çalışma şemasında minimum değerleri tanımlar U amin ve B 0 altında magnetronun kendi kendine uyarılması imkansızdır. nokta koordinatları E eşittir

 tipi titreşimler için (n ​​= N / 2)

Formüllerden de anlaşılacağı daha fazla sayı rezonatörler n , minimum değerler ne kadar küçükse U amin ve B 0.

Mekansal harmonikler üzerinde çalışırken p =  1, eşik voltajı ve manyetik indüksiyonun minimum değeri, P = 0. Sıfır olmayan uzaysal harmoniklerin kullanılması, daha düşük bir anot voltajında ​​çalışmayı mümkün kılar. Bununla birlikte, harmoniklerin alan gücü, anottan katoda, sıfırdan daha güçlü bir şekilde azalır, bu da salınımların kendiliğinden uyarılmasını zorlaştırır. Çalışma voltajına sahip düşük güçlü magnetronlar vardır sen<100 B .

6. Çok boşluklu magnetronlarda titreşim modlarının ayrılması

Çok boşluklu bir magnetrondaki her tür salınım kendi çalışma frekansına sahiptir. En küçük frekans farkı f işçi arasında çıkıyor -görünüm ve en yakın görünüm. Rezonatör sayısı ne kadar büyük olursa, bu fark o kadar küçük olur. Buna frekans ayrımı denir. Göreceli frekans ayrımı f / f küçük, yaklaşık %1. üzerindeki magnetron işleminin kararlılığı için - salınımlar şeklinde, %10-20 mertebesinde bir frekans ayrımının olması arzu edilir. Aynı rezonatör boyutları ile f / f bağların yardımıyla artar. Demetler, anot bloğunun uçlarının üzerinde bulunan ve birinden segmentlerine seri olarak bağlanan teller veya bant iletkenleridir (Şekil 20).

Magnetronda salınımlar uyarılırsa -like, o zaman her demet aynı potansiyele sahip noktaları birleştirir. Bu nedenle, demetler alan dağılımını değiştirmez. Bununla birlikte, demet ve anot bloğu arasında rezonans frekansını düşüren bir kapasitans vardır. -bağların yokluğu ile karşılaştırıldığında titreşimlerin türü.

Şimdi diğer titreşim modlarının heyecanlı olduğunu varsayalım. n< N / 2. O zaman bağların aynı temas noktaları artık aynı potansiyele sahip değildir. Eşitleyici akımlar, etkisi iki rezonatöre paralel bir endüktans bağlamaya eşdeğer olan demetlerden akacaktır.

20

Bu, çalışmayan modların frekanslarını arttırır (Şekil 21).

Pirinç. 21

Ligamentler:

• tek taraflı (anot bloğunun bir tarafında);
  • iki taraflı;
  • tek (bir tarafta bir halka);
  • çift ​​(bir tarafta iki halka);
  • aç (blok üzerindeki bağlantı);
  • korumalı;
  • simetrik;
  • asimetrik.

Anot bloğunun yüksekliği arttıkça demetlerin etkisi azalır. Demetlerin kullanılması verimliliği artırır. ve magnetronun çıkış gücü, bir salınım modundan diğerine atlama korkusu olmadan yüksek ışın akımlarında çalışmanıza izin verdiği için. Aynı zamanda, demetlerin varlığı rezonatörün içsel Q faktörünü azaltır. Ameliyat sıklığının artmasıyla bağların yapıcı bir şekilde uygulanması daha zor hale gelir.

dalga boylarında< 3см вместо связок обычно используют для разделения видов колебаний разнорезонаторные анодные блоки (рис.22). В разнорезонаторных системах могут применяться как большие и малые резонаторы одного типа, так и комбинации резонаторов разных типов.

Pirinç. 22

Şekil 22, yarık rezonatörleri olan çok boşluklu bir sistemi göstermektedir.

Çok rezonatörlü bir sistem için, büyük ve küçük rezonatörler tarafından oluşturulan filtre bağlantısının eşdeğer devresi Şekil 23'teki forma sahiptir.

Pirinç. 23

nerede L 1, C 1 - büyük bir rezonatörün endüktansı ve kapasitansı;

- rezonans frekansı;

L2, C2 - küçük bir rezonatörün endüktansı ve kapasitansı;

- rezonans frekansı;

C k - lamellerin katoda olan kapasitesi.

Notasyonu kullanırken:

Şekil 23'teki devre Şekil 24'te gösterilen şekli alır.

24

Dördüncü terim ihmal edilebilir.

 görünümü için:  0 = ; Cos 2  0 = Cos 2  = 1.

için rezonans frekansı -tip, büyük ve küçük rezonatörlerin paralel bağlanmasıyla oluşan devrenin rezonans frekansı ile belirlenir.

Çok rezonatörlü magnetronlar için, rezonans dalga boyları küçük ve büyük rezonatörlere karşılık gelen iki gruba ayrılır. Formun rezonansı bu iki grup arasında yer alır (şek. 25).

25

On sekiz rezonatörlü bir magnetron için, tiplerin ayrımı Şekil 25'te gösterilmiştir.

Küçük ve büyük rezonatörlerin rezonans frekanslarının oranı şuna eşit olarak seçilir:

Büyük rezonatörlerin yarattığı etkileşim alanındaki mikrodalga alanı, küçük rezonatörlerin mikrodalga alanını aşıyor. Büyük rezonatörlerin alanı her zaman fazda değiştiğinden, - çoklu rezonatör sistemindeki görünüm, sıfır görünümün üzerine bindirilir. Bu, etkileşimin etkinliğini azaltır.

7. Verimlilik. çok boşluklu magnetron

Verimliliğin doğrudan hesaplanması zor, bu nedenle, mikrodalga alanı ile etkileşimden sonra elektron tarafından anotta harcanan güç hesaplanır ve daha sonra enerji korunumu yasası kullanılır. Bir elektronun anoda çarptığında sahip olduğu hız, çarpma anına bağlıdır. Verimlilik açısından en kötüsü durumda, darbe sikloidin tepesinde meydana gelir. Yuvarlanan dairenin yarıçapı

D nerede Katot ile anot arasındaki mesafedir.

siklotron frekansı

Sikloidin tepesindeki maksimum elektron hızı

Anotta bir elektron tarafından yayılan maksimum kinetik enerji,

Etkileşim uzayında hareketin başlamasından önce katotta bulunan aynı elektron potansiyel enerjiye sahipti.

Sonuç olarak, enerjinin korunumu yasasına göre mikrodalga alanına verilen enerji şuna eşittir:

Elektronik verimlilik tek elektron olarak kabul edilir

Ortaya çıkan denklem forma dönüştürülebilir:

U a = U akp için; B = B kp elektronik verimlilik daha önce çalışma diyagramından elde edilen sonuçlarla tutarlı olan sıfıra eşittir.

Pirinç. 2

Ortaya çıkan formül, verimliliğe teorik bir sınır vermez. (NS sen<< V akp и B = B kp  эл  1).

Verimliliğin bağımlılığını izlemek için manyetik alanın büyüklüğünde basitleştirilmiş kendi kendini uyarma koşulunu kullanıyoruz

p = 0 ve d = r a - r k olduğunu varsayarsak, elde ederiz

Aynı değeri elde etmek için formülden görülebilir e-posta gereken en küçük manyetik alan - dalgalanmaların şekli.

İlk bakışta, verimlilik öyle görünüyor. azalan oran ile artar r k / r bir ... Ancak, küçük için r k / r bir elektrik alanı homojen olmaz (katot yakınında büyük ve anot yakınında küçülür) ve bu, senkronizasyon koşullarının sağlanmasına izin vermez. Optimal oranı değerlendirmek için r k / r bir belirgin bir şekilde sapmanın mümkün olduğu ampirik ilişkiler önerilmiştir.

Tam verimlilik verimliliği hesaba katan magnetron rezonatör sistemi k şuna eşittir:

Verimlilik d. rezonans sistemi:

8. Magnetronların çalışma ve yük özellikleri

Çalışma karakteristikleri, B = koşulları altında alınan volt-amper karakteristikleridir. const, P gen = const, f = const, = const ... Bu özellikleri dikdörtgen bir koordinat sisteminde oluşturmak gelenekseldir. Dikey eksen, sabit anot voltajıdır ve yatay eksen, sabit anot akımıdır.

Basit ilişkilerden elde edilen idealleştirilmiş performansı göz önünde bulundurun

Sabit üretilen güç P eğrileri ailesi gen = konst. (Şekil 27).

Pirinç. 27

eğer verimlilik isimsiz kaldı ve bağlı değildi ben sonra P gen = const akım-voltaj özellikleri U bir = f (ben bir ) hiperbol formuna sahip olacaktır. Ancak büyüme ile ben bir elektronik verimlilik biraz azalır, çünkü bu mikrodalga salınımlarının genliğini arttırır ve sikloidin son döngüsünün sonunda anotta dağıtılan gücün payını arttırır. Üretilen güç ne kadar fazla olursa, P eğrileri o kadar yüksek ve sağa yerleştirilmelidir. gen = konst.

Sabit manyetik indüksiyon eğrileri ailesi. (Şekil 28).

Pirinç. 28

Anot voltajının sıfırdan bir değere yükselmesiyle sabit bir manyetik indüksiyon ile o zaman anot akımı çok küçük olmalı ve salınım olmamalıdır. ulaştığında o zaman katodun kendi kendine uyarılması ve anot akımında keskin bir artış meydana gelir. Miktar ben bir bu durumda katodun emisyonu tarafından belirlenen bir maksimum değere ulaşır. Manyetik indüksiyondaki bir artış, akımın akmaya başladığı anot voltajının daha büyük bir değerine karşılık gelir, çünkü:

Noktalı çizgi ile gösterilen dik bölümler deneysel olarak kaldırılamaz, sığ bölümler neredeyse eksene paraleldir. ben bir ... Dinamik direnç, darbeli magnetronlar için 60-130 ohm ve sürekli olanlar için 700 ohm'dur.

Statik direnç:

Sabit verimlilik eğrileri ailesi (şek. 29).

29

Bağımlılığı açıklamak için bağımlılığı hesaba katmanız gerekir (Şekil 30).

Verimlilik d. rezonatör, magnetronun çalışma moduna bağlı değildir.

30

Düşük anot akımlarında, mikrodalga alanı elektron akısını konuşmacı ve verimlilik olarak gruplandırmak için çok küçüktür. küçük. Çok yüksek akımlarda yük gruplanmaz ve verim oluşur. da azalır. Bu nedenle bağımlılıklar U a = f (I a) at = const monoton değil. Düşük akımlardaki ilk bölümlerde, P'deki eğrilere benzerler. gen = const ve sabit bir verimliliği korumak için yüksek akımlarda. anot voltajında ​​bir artış gereklidir.

Eşit frekanslı çizgiler.

Elektron ışını tarafından magnetron rezonatörlerine verilen elektronik iletkenlik karmaşık bir yapıya sahiptir. Bu iletkenliğin reaktif kısmı, indüklenen akımın maksimumu ile mikrodalga voltajının maksimumu arasında bir faz kaymasının varlığı ile ilişkili olarak, salınım sisteminin rezonans frekansına göre üretilen salınımların frekansında bir kaymaya neden olur ( 31). Anot voltajının uygun bir seçimiyle, dalganın faz hızı ve elektron akışının hızı çakışır (kollar alanla eşzamanlı olarak hareket eder) (Şekil 32).

Şekil 31

Anot voltajı artarsa, senkron hareketi sürdürmek için jant teli frenleme radyal mikrodalga alanı bölgesine doğru hareket etmelidir. Bu, sabit anot voltajındaki bir artıştan dolayı elektron hızındaki değişikliği telafi eder. Anot voltajındaki bir azalma ile, hızlanan radyal mikrodalga alanı bölgesinde jant teli sola kayacaktır. Böylece, jant teli ile mikrodalga alanı arasında, üretim frekansında bir değişikliğe yol açan bir faz kayması meydana gelir. Bağımlılıkların açık bir niteliksel yorumu yoktur.

Şekil 32

Bağımlılığın yük özellikleri ve B'nin nominal değerlerinde alınan ve ben a Z n'yi değiştirirken ve bir pasta grafiğine çizilmiştir (Şekil 33). Çizgiler P gen = const, satırlara yakındır R = const - sabit aktif direnç.

Şekil 33

Çizgiler f = const yakın, ama aynı değil, çizgilere X = sabit sabit reaktans. Yansıma katsayısının fazı 0'dan 2р'ye değiştiğinde, [Г] = 0.2'de (VSWR = 1.5) meydana gelen frekanstaki değişime, yükün çektiği frekans derecesi () denir.

10-15 MHz aralığında 10 cm magnetronlar için, 15-20 MHz aralığında 3 cm için. Sıkıştırma derecesi doğrudan dış kalite faktörü ile ilgilidir.

Magnetronların uygulanması.

Magnetronlar tarafından sağlanan güç:

1W-10kW - sürekli modda

50kW-10MW - darbe modunda.

Başlıca uygulama alanları:

1. Darbe radarlarının ve radar işaretçilerinin vericileri

2. Karıştırıcılar

3. Doğrusal elektron hızlandırıcılarına güç sağlamak için darbe üreteçleri.

4. Endüstriyel ısıtma için sürekli jeneratörler.

5. Ev tipi mikrodalga fırınlar.

Mikrodalga enerjisinin doğru akım enerjisine dönüştürülmesi.

Edebiyat

Kuchumov, A.I. Elektronik ve devre: Ders Kitabı / A.I. Kuchumov. - E.: Helios ARV, 2011 .-- 336 s.

Lapinin, Yu.G. Elektrik mühendisliği ve elektronik üzerine kontrol malzemeleri: Orta mesleki eğitim kurumları için ders kitabı / Yu.G. Lapinin. - M.: Bilişim Akademisi, 2011 .-- 128 s.

26. Laçın, V.I. Elektronik: Ders Kitabı / V.I. Laçın, N.S. Savelov. - Rn / D: Phoenix, 2010 .-- 703 s.

Manaev, E.I. Radyo elektroniğinin temelleri / E.I. Manaev. - E.: LİBROKOM, 2013 .-- 512 s.

Marchenko, A.L. Elektroniğin Temelleri: Üniversiteler İçin Ders Kitabı / A.L. Marchenko. - M.: DMK Press, 2013 .-- 296 s.

Milovzorov, O.V. Elektronik: Lisans / O.V. Milovzorov, I.G. Pankov. - E.: Yurayt, 2013 .-- 407 s.

Mişkoviç, V.I. Elektrik mühendisliği ve elektronik: Üniversiteler için ders kitabı / V.V. Kononenko, V.I. Mişkoviç, V.V. Mukhanov [ve diğerleri]; Ed. V.V. Kononenko. - Rn / D: Phoenix, 2010 .-- 784 s.

Morozova, N.Yu. Elektrik mühendisliği ve elektronik: Orta mesleki eğitim kurumlarının öğrencileri için bir ders kitabı / N.Yu. Morozov. - M.: Bilişim Akademisi, 2013 .-- 288 s.

Moskatov, E.A. Güç elektroniği. Teori ve tasarım / E.A. Moskova. - M.: Korona-Vek, MK-Press, 2013 .-- 256 s.

Nevolin, V.K. Elektronik cihazlarda kuantum taşımacılığı / V.K. Nevolin. - M.: Teknosfer, 2012 .-- 88 s.

Nemtsov, M.V. Elektrik mühendisliği ve elektronik: Öğrenciler için ders kitabı. eğitimli. çevre kurumları. Prof. eğitim / M.V. Nemtsov, M.L. Nemtsov. - M.: Bilişim Akademisi, 2013 .-- 480 s.

Nefov, A.V. Güç elektroniği / A.V için diyotlar, transistörler ve modüller Nefedov. - M.: Radyo ve iletişim, 2012 .-- 312 s.

Novozhilov, O.P. Elektrik mühendisliği ve elektronik: Lisans / O.P. Novozhilov. - E.: Yurayt, 2013 .-- 653 s.

Opadchiy, Yu.F. Analog ve dijital elektronik (tam kurs): Üniversiteler için ders kitabı / Yu.F. Opadchiy, O.P. Gludkin, A.I. Gurov. - M.: Gör. hat-Telekom, 2007 .-- 768 s.

Partala, O.N. Dijital elektronik / O.N. Parçala. - E.: Nauka, 2001 .-- 224 s.

Pikhtin, A.N. Kuantum ve Optik Elektronik: Ders Kitabı / A.N. Pikhtin. - E.: Abris, 2012 .-- 656 s.

Platt, Yeni Başlayanlar için Elektronik Bölüm / Bölüm Platt; Başına. İngilizceden B. Bondarenko. - SPb.: BHV-Petersburg, 2013 .-- 480 s.

Pokotilo, S.A. Elektrik mühendisliği ve elektronik üzerine referans kitabı / S.A. Pokotilo. - Rn / D: Phoenix, 2012 .-- 282 s.

Poleshchuk ve V.I. Elektronik üzerine problemli kitap: Öğrenciler için atölye çalışması. Çarşamba Prof. eğitim / V.I. Poleshchuk. - M.: Bilişim Akademisi, 2011 .-- 160 s.

Pryanishnikov, V.A. Elektronik: ders / V.A. Pryanishnikov. - SPb.: KORONAprint, 2000.

Rekus, G.G. Elektrik mühendisliği ve endüstriyel elektroniğin temelleri üzerine laboratuvar atölyesi: Ders Kitabı / G.G. Rekus. - M.: Daha yüksek. shk., 2007 .-- 255 s.

Rozum, T.T. Elektrik mühendisliği ve elektronikte problemlerin toplanması: Ders Kitabı / Yu.V. Bladyko, T.T. Rozum, Yu.A. Kuvarzin; Toplamın altında. ed. Yu.V. Bladyko. - Minsk: Vysheyshaya okulu, 2012 .-- 478 s.

Sidorov, I.N. Evde ve bahçede elektronik / I.N. Sidorov. - M.: Radyo ve iletişim, 2001 .-- 144 s.

Arama sonuçlarınızı daraltmak için, aranacak alanları belirterek sorgunuzu daraltabilirsiniz. Alanların listesi yukarıda sunulmuştur. Örneğin:

Aynı anda birkaç alana göre arama yapabilirsiniz:

Mantıksal operatörler

Varsayılan operatör VE.
Şebeke VE belgenin gruptaki tüm öğelerle eşleşmesi gerektiği anlamına gelir:

Araştırma & Geliştirme

Şebeke VEYA belgenin gruptaki değerlerden biriyle eşleşmesi gerektiği anlamına gelir:

ders çalışma VEYA gelişim

Şebeke OLUMSUZ bu öğeyi içeren belgeleri hariç tutar:

ders çalışma OLUMSUZ gelişim

Arama Tipi

Bir istek yazarken, ifadenin aranacağı yolu belirtebilirsiniz. Dört yöntem desteklenir: morfoloji ile arama, morfoloji olmadan, bir önek arama, bir ifade arama.
Varsayılan olarak, arama morfoloji dikkate alınarak gerçekleştirilir.
Morfoloji olmadan arama yapmak için, ifadedeki kelimelerin önüne bir dolar işareti koymanız yeterlidir:

$ ders çalışma $ gelişim

Bir önek aramak için, istekten sonra bir yıldız işareti koymanız gerekir:

ders çalışma *

Bir kelime öbeği aramak için sorguyu çift tırnak içine almanız gerekir:

" Araştırma ve Geliştirme "

Eş anlamlılara göre ara

Eş anlamlılar için arama sonuçlarına bir kelime eklemek için bir karma koyun " # "bir kelimeden önce veya parantez içindeki bir ifadeden önce.
Bir kelimeye uygulandığında, onun için en fazla üç eş anlamlı bulunur.
Parantez içine alınmış bir ifadeye uygulandığında, bulunursa her kelimeye bir eşanlamlı eklenir.
Morfoloji dışı arama, önek arama veya tümce arama ile birleştirilemez.

# ders çalışma

gruplama

Arama ifadelerini gruplamak için parantez kullanmanız gerekir. Bu, isteğin boole mantığını kontrol etmenizi sağlar.
Örneğin, bir talepte bulunmanız gerekir: Yazarı Ivanov veya Petrov olan belgeleri bulun ve başlık araştırma veya geliştirme kelimelerini içeriyor:

Yaklaşık kelime arama

Yaklaşık bir arama için yaklaşık işareti koymanız gerekir " ~ "bir tümceden bir kelimenin sonunda. Örneğin:

brom ~

Arama, "brom", "rom", "balo" gibi kelimeleri bulacaktır.
Ayrıca maksimum olası düzenleme sayısını belirleyebilirsiniz: 0, 1 veya 2. Örneğin:

brom ~1

Varsayılan olarak 2 düzenlemeye izin verilir.

yakınlık kriteri

Yakınlığa göre arama yapmak için yaklaşık işareti koymanız gerekir " ~ "Bir cümlenin sonunda. Örneğin, 2 kelime içinde araştırma ve geliştirme kelimelerinin olduğu dokümanları bulmak için aşağıdaki sorguyu kullanın:

" Araştırma & Geliştirme "~2

ifade alaka

Kullanmak " ^ "ifadenin sonunda ve ardından bu ifadenin geri kalanıyla ilgili olarak alaka düzeyini belirtin.
Seviye ne kadar yüksek olursa, ifade o kadar alakalı olur.
Örneğin, bu ifadede "araştırma" kelimesi "geliştirme" kelimesinden dört kat daha alakalıdır:

ders çalışma ^4 gelişim

Varsayılan olarak seviye 1'dir. İzin verilen değerler pozitif bir gerçek sayıdır.

Aralıklı arama

Bir alanın değerinin bulunması gereken aralığı belirtmek için, operatör tarafından ayrılmış parantez içinde sınır değerlerini belirtmelisiniz. İLE.
Sözlüksel sıralama yapılacaktır.

Böyle bir sorgu, Ivanov'dan Petrov'a uzanan bir yazarla sonuçları döndürür, ancak Ivanov ve Petrov sonuca dahil edilmez.
Bir aralığa değer eklemek için köşeli parantez kullanın. Bir değeri hariç tutmak için küme parantezleri kullanın.

1.5 magnetronların tasarımı

Modern magnetronların ana yapısal birimleri şunlardır:

1) rezonatör sistemi ve salınım modlarını ayıran cihazlar dahil olmak üzere magnetronun anot bloğu (gövdesi);

2) frekans ayarlama sistemi;

3) enerji çıkışı;

4) uygun uçlara sahip bir katot;

5) vakum kabuğu ve soğutma sistemi;

6) manyetik devre.

Çoğu magnetronda, tüm rezonatör sistemi, ayar mekanizması ve enerji çıkışının önemli bir kısmı vakum kabuğunun içinde bulunur ve magnetronun ayrılmaz parçalarıdır. Bu, magnetronun belirtilen birimlerinin her birinin tasarımı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir.

Bazı milimetre dalga magnetronları dışında çoğu modern magnetron, rezonatör sisteminin p-modunu kullanır. Bu tür titreşim, diğer titreşim modlarına kıyasla bir dizi özellik ve avantaja sahiptir. Bu avantajlar arasında bozulma olmaması, aynı manyetik alan indüksiyonunda en düşük anot voltajı (diğer salınım modlarının uzamsal harmoniklerindeki uyarımı göz ardı edersek) ve ayrıca sabit bir manyetik indüksiyonda en yüksek verim bulunur. p-tipinin avantajı, bunun için gerekli olan rezonans sistemlerinin yapısal basitliğidir.

N rezonatör sayısını seçerken, aşağıdakiler dikkate alınmalıdır. Her şeyden önce, bir p-modu titreşiminin varlığını sağlamak için N sayısı çift olmalıdır. Rezonatör sayısındaki bir artış, salınım modlarının ayrılmasında bir bozulmaya yol açar, ancak aynı zamanda belirli bir endüksiyon B'de ve sabit bir anot çapında anot voltajında ​​bir azalmaya katkıda bulunur. 10 cm aralığındaki geleneksel magnetronlarda 8-12 rezonatör bulunur; 3 cm aralığında 12 ila 18 rezonatör kullanılır. Milimetre aralığına giderken N sayısı 24-38 ve daha fazlasına ulaşır. Çok daha fazla sayıda rezonatörün kullanımına izin veren koaksiyel magnetronlar (aşağıya bakınız) biraz ayrıdır.

3 cm'den daha uzun dalga boylarında, ana uygulamalar Şekil 1.8'de gösterilen yarık delikli rezonatörler ve bıçak (sektör) rezonatörleridir. Milimetre dalga boyu aralığında, yuva rezonatörleri sıklıkla kullanılır (Şekil 1.8, c).

Şekil 1.8 - En yaygın magnetron rezonatör tipleri

Deneyimler, demetler kullanıldığında, anot deliğinin çapının maksimum değerlerinin d a ve anotun çalışma uzunluğunun olduğunu göstermektedir. yaklaşık ilişkilerle dalga boyu ile ilgilidir

Çok boşluklu bir sistem durumunda, maksimum değerler ve belirgin şekilde artırılabilir:

Milimetre dalga boyu aralığında ve 1.5'e ve hatta 2.0'a kadar bir artışa gidin. Rezonatör sayısında keskin bir artıştan veya anot voltajında ​​ve manyetik indüksiyonda bir artıştan kaçınmak için, magnetronun çalışmasının uzamsal harmonik p = +1 ile senkronizasyon ile p'den farklı bir modda kullanılması tavsiye edilir. veya p = -1.

Anotun uzunluğu boyunca eşit aralıklarla yerleştirilmiş "çok katlı" demetlere sahip eşit rezonatör blokları, çok büyük bir uzunluğa (en fazla) sahip olabilir, bu da katodun uzunluğunu önemli ölçüde artırmayı ve üretilen gücü keskin bir şekilde artırmayı mümkün kılar.

En yaygın varyant simetrik mekanik ayardır. Rezonatörler üzerindeki eşzamanlı hareket, rezonatörlerin içinde veya magnetronun uç boşluklarında hareket eden metal halkalar, çubuklar ve kronlar kullanılarak endüktif veya kapasitif bir şekilde gerçekleştirilir. Merkez frekansının ± (3 - 6) %'sine kadar bir ayar aralığı sağlayan birkaç sistem Şek. 1.9. Endüktif bir halka ile ayarlama yaparken (Şekil 1.9, a), ana etki, uç boşluktan geçen yüksek frekanslı bir manyetik alan üzerindedir. Metal halka anot bloğunun sonuna yaklaştıkça, tüm rezonatörlerin eşdeğer endüktansı azalır ve sonuç olarak, her rezonatörün ve bir bütün olarak tüm anot bloğunun rezonans frekansı artar. Rezonatörlerin kendilerindeki yüksek frekanslı manyetik alan üzerindeki etki, Şekil 2'de gösterildiği gibi metal çubuklu endüktif bir taç kullanılarak gerçekleştirilir. 1.9, b. Benzer şekilde, bir metal halkanın veya tacın (bkz. Şekil 1.9, c, d) uç boşlukta, en güçlü elektrik alanının olduğu bölümlerin o kısmının yakınında veya yakınında hareket ettiği magnetronun kapasitif ayarı gerçekleştirilir. bağlar. Aralığı genişletmek için bazen kapasitif ve endüktif ayar kombinasyonu kullanılır.

Resim çizme. 1.9 - Magnetronun endüktif halka ve endüktif taç (a, b) ve kapasitif halka ve taç (c, d) ile simetrik mekanik ayarı: 1- anot bloğu; 2- metal halka; 3- metal çubuk; 4 - rezonatör deliği; 5 - rezonatör yarığı; 6 - bağlar.

İlginç bir çeşit magnetron sistemi, çok rezonatörlü bir anot ünitesini çevreleyen bir koaksiyel rezonatör kullanır. Bu rezonatörün iç iletkeni, uygun anot bloğunun silindirik yüzeyidir. Bu yüzeyde uzunlamasına yarıklar kesilir ve koaksiyel rezonatörü magnetron rezonatörleri ile birleştirerek, Şekil l'de gösterildiği gibi birleştirir. 1.10. Koaksiyel rezonatör, duvarlardaki elektrik alanı ve akımların kapalı daireler şeklinde olmasıyla karakterize edilen H 011 salınımları şeklinde uyarılır. Alanın ve akımların benzer bir yapısı, magnetronun anot bloğunun p-formunda uyarılmasına karşılık gelir, çünkü birinden geçen ve bir boşluk bağlantısına sahip rezonatörlerde salınımlar aynı fazda (faz kaymalı) olur. 2p'ye göre). P tipi dışındaki anot sisteminin titreşim modları, H 011 dışındaki koaksiyel rezonatördeki titreşim modlarına karşılık gelir. Bu salınımlar, örneğin, H 011 tipi hariç tüm salınım modlarının yüksek frekanslı akımlarını ihlal eden emici ekler ve halka şeklindeki yarıklar yardımıyla güçlü bir şekilde bastırılabilir.

Bu nedenle, açıklanan koaksiyel rezonatöre ("koaksiyel magnetron") sahip bir magnetrondaki anotun çapı ve rezonatörlerin sayısı, temel titreşim modlarının ayrılmasını bozmadan geleneksel magnetronlara kıyasla önemli ölçüde arttırılabilir. Anot çapının arttırılması, magnetronun üretilen gücünü önemli ölçüde artırabilir.

Koaksiyel magnetronların başka önemli avantajları da vardır. Bir koaksiyel yüksek Q rezonatöründe önemli enerji birikimi, tüm sistemin içsel Qo'sini ve üretilen salınımların frekansının kararlılığını arttırır. F3 frekansını çekme derecesi, yük ile kuplajı azaltarak ve rezonatör sisteminin verimliliğini arttırırken dış kalite faktörünü Q 0 artırarak önemli ölçüde azaltılabilir.

Şekil 1.10 - Bir koaksiyel magnetron cihazının şeması: 1-magnetron rezonatörleri, 2-kuplaj yuvaları, 3-koaksiyel rezonatörün dış duvarı; 4 - mekanik ayar pistonu; 5-enerji çıkışı (dikdörtgen dalga kılavuzu)

Ayrıca, titreşim modlarının gelişmiş ayrımı nedeniyle, etkileşim alanında yüksek frekanslı voltajın daha düşük genliğinde çalışmak mümkündür, bu da elektron verimliliğinde bir artışa yol açar. Koaksiyel magnetronların başka avantajları da vardır, bu da onları magnetron jeneratörlerinin geliştirilmesi için umut verici yönlerden biri yapar.

Tipik koaksiyel ve dalga kılavuzu güç çıkışlarının düzeni Şekil 2'de gösterilmektedir. 1.11 ve 1.12. Döngü genellikle mikrodalga manyetik alanının maksimum olduğu bölgedeki rezonatörlerden birine verilir. Q BH'nin değerini belirleyen direncin ana dönüşümü, döngünün boyutuna bağlı olarak gerçekleştirilir.

Şekil 1.11 - 10 cm aralığındaki düşük ve orta güçlü magnetronların enerjisinin koaksiyel çıktıları: 1 döngü, 2, 3 - koaksiyel hattın dış ve iç iletkenleri; 4 - cam; 5-bakır; 6- kovar

Magnetronlara sıkıca bağlı olan koaksiyel dalga kılavuzu enerji çıkışları, santimetre aralığının kısa dalga kısmında orta güçte kullanılır. Daha yüksek güçlerde ve daha kısa dalga boylarında, esas olarak dalga kılavuzu uçları kullanılır. Çeyrek dalga kılavuzu transformatörü genellikle standart bir dikdörtgen dalga kılavuzu ile anot bloğu arasına bağlanır (Şekil 1.12), bu da yük direncini 100-200 kat azaltır. Transformatör olarak çok kademeli çeyrek dalga ve üstel geçişler de kullanılır.

Şekil 1.12 - Tek kademeli çeyrek dalga transformatörlü 3 cm menzilli bir magnetronun dalga kılavuzu enerji çıkışı: 1-anot bloğu, 2- transformatör, 3-yuvarlak cam veya seramik pencere; 4 - gaz kelebeği; 5 çıkışlı flanş

Katot, magnetronların çalışmasında diğer mikrodalga elektronik cihazlarının çoğundan çok daha büyük bir rol oynar. Ters çevrilmemiş magnetronun katodunun uzunluğu ve çapı, anot bloğunun (la) yüksekliğine, anot d e'nin çapına ve orana uygulanan sınırlamalar nedeniyle sınırlıdır. Spesifik emisyon gereksinimleri özellikle yüksek hale gelmektedir. 10 cm aralığında bir darbedeki magnetron katottan tipik emisyon değeri 10 a / cm2 ise, 3 cm aralığında gerekli akım yoğunluğu yaklaşık 30 A / cm2'ye ulaşır. Dalganın daha da kısalmasıyla, gerekli emisyonda karşılık gelen bir artış meydana gelir. Magnetron katodu için ek bir gereklilik uygulanır - önemli geri bombardıman koşulları altında yeterli bir hizmet ömrü ile çalışma yeteneği. Katottan ikincil elektron emisyonu, magnetronun çalışmasında önemli bir rol oynar. Bu bağlamda, katot malzemesine de yüksek ikincil emisyon şartı getirilmektedir.

Modern darbe magnetron jeneratörlerinin temel amacı, darbe iletişim hatları, radyo telemetri sistemleri, işaretçiler vb. dahil olmak üzere radar istasyonlarının ve diğer radyo mühendisliği cihazlarının vericileridir.

İki tipik darbeli magnetron düzeni, Şekil 2'de gösterilmektedir. 1.13 ve 1.14.

Şekil 1.13 - 10 cm aralığında tipik bir darbeli ayarlanamaz magnetron cihazı: 1 - anot bloğu, 2 - katot, 3 - enerji çıkış döngüsü, 4 - çift halka demetleri, 5 koaksiyel enerji çıkışı, 6 taraflı kapaklar; 7-katot çıkışı ve ısıtma 8 - pompalama için ısıtma 9-tüpü çıkışı; 10 - aşçı; 11-cam

Magnetronlar ayrıca lineer elektron hızlandırıcıları besleyen güçlü jeneratörler olarak kullanılır. Sürekli mod magnetronlar, endüstriyel ve evsel mikrodalga ısıtma tesislerinde giderek daha yaygın olarak kullanılmaktadır.

Darbeli magnetronların güç aralığı onlarca watt ile 10 MW arasındadır. Sürekli mod magnetronlar, bir watt'ın kesirlerinden birkaç on kilowatt'a kadar olan güçlerde üretilir.

Mitron cihazı ve bağlantı şeması Şek. 1.15. Bu cihazda, katot etkileşim alanından çıkarılır ve uçlardan birinde eksen boyunca yer alır.

Şekil 1.14 - 3 cm aralığında tipik bir darbeli magnetron cihazı (kalıcı mıknatıslar olmadan). Daha büyük bir ölçekte, katot, demetler ve anot bloğunun cihazı gösterilmektedir: 1- radyatörlü anot bloğu, 2 kutuplu uç; 5 - katot ayağı, 4 - katot; 5- enerji çıkış penceresi; 6-paket; 7-H-şekilli çeyrek dalga transformatörü; 8 kalıcı ipucu

Katot, konik bir ek anotla çevrilidir - katotla birlikte Kaino-Taylor tipi bir magnetron tabancası oluşturan bir kontrol elektrotu. Bir katot yerine, geleneksel bir magnetronda olduğu gibi etkileşim alanında sabit bir radyal elektrik alanı oluşturan rezonatör sisteminin içine silindirik bir yaymayan negatif elektrot ("soğuk katot") yerleştirilmiştir.

Mitronun etkileşim boşluğuna içi boş bir tüp şeklinde bir elektron akışı enjekte edilir ve p-mod alanı ile etkileşime girer. U а1 = const (bkz. Şekil 1.15), sabit anot voltajı U а pratik olarak anot akımının değerini etkilemez, bu da magnetronların elektronik olarak ayarlanması fenomeninin "saf biçimde" kullanılmasına izin verir. Geniş bir elektronik ayar aralığı uygulamak için, rezonatör sisteminin yüklü Q faktörü 2-10'a düşürülür. Şekilde gösterilen mitronda. 1.15'te, harici bir düşük Q rezonatörüne sahip iki metal halka ile bağlanan bir interdigital sistem kullanılır. Mitronların yardımıyla, düşük üretilen bir güçte bir oktav'a ulaşan bir dizi elektronik ayar elde edilir.

Ekipmanın güvenilirliğini ve kalite göstergelerini artıran fonksiyonel ve düğümsel tasarım yöntemi; Dijital cihazların yaygın kullanımı. Bu ders çalışmasında, yer tabanlı bir radar istasyonu için bir darbe verici tasarımı önerilmiştir. Radar, yansıma kullanarak çeşitli nesnelerin hareketlerinin koordinatlarını ve parametrelerini tespit etme, belirleme veya ...

Karakteristik yer tabanlı radar işaret noktaları boyunca otonom navigasyon olasılığını sağlamak için yeryüzü araştırması. 3. Radar istasyonunun taktik ve teknik özelliklerinin gerekçesi, seçimi ve hesaplanması 3.1. Radarın taktik özelliklerinin gerekçesi, seçimi ve hesaplanması 3.1.1. Maksimum çalışma aralığı Rmax Maksimum çalışma aralığı, taktik gereksinimlere göre belirlenir ve ...

Teknik mükemmellik, savaş ve operasyonel nitelikler, en iyi yabancı modellerden daha düşük değildi ve hatta çoğu zaman onları aştı. Bu yıllarda oluşturulan örneklerin çoğu, az ya da çok, hassas silahlardı. Yüksek hassasiyetli atalet sistemleri, yörüngede hareket düzeltme ve telekontrol sistemleri ve sonda hedef arama sistemleri kullandılar ...

RLGS'de dört sistem vardır: 3.2.1 RLGS'nin radar kısmı RLGS'nin radar kısmı şunlardan oluşur: · bir verici. · Alıcı. · Yüksek gerilim doğrultucu. · Antenin yüksek frekanslı kısmı. RLGS'nin radar kısmı aşağıdakiler için tasarlanmıştır: