книги / СВЧ-энергетика. Генерирование. Передача. Выпрямление

для которых имеется достаточно данных по эксплуата­ ционным характеристикам и надежности. Во вторую груп­ пу включим приборы, которые, по-видимому, будут ра­ ботать как и приборы первой группы, но по которым пока нет достаточных данных о надежности. В третью большую группу тогда попадут магнетроны различного назначе­ ния, по эксплуатации которых еще нет достаточных дан­ ных.

На фиг. 1 показаны магнетроны (ЭК-707А с входным фильтром, Ь-3189, УЛ160, ЭХ-206, (ЭК-1381 (эквивалент 2М-66 и Ь-5001). Дополнительные сведения о приборах первой группы даны на фиг. 2—7, на которых представ­ лены рабочие характеристики (фиг. 2—4), а также на­ грузочные диаграммы (фиг. 5—7).

На фиг. 2 кривые выходной мощности и тока электро­ магнитов, необходимого для работы при напряжении 6,3 кв, построены в зависимости от среднего анодного

нитом. На фиг. 3 сплошными линиями показаны его ра­ бочие характеристики при различных фиксированных значениях магнитного поля В . Эти характеристики, полученные при согласованной нагрузке, иллюстрируют соотношения, приведенные в последующих параграфах, в частности уравнение (3). Штрихпуиктирная линия ха­ рактеризует режим, при котором анодный ток является током возбуждения электромагнита и В пропорциональ­ но /а. На этой линии отмечена область, соответствующая изменению напряжения источника питания в пределах ±10% и иллюстрирующая стабилизацию электромагни­ том при типовом выходном сопротивлении источника питания.

На фиг. 4 показано изменение полного анодного на­ пряжения иа при изменении сопротивления, включаемого на эквивалентной схеме параллельно электронному пото­ ку /?ш. Эта кривая построена по данным, нанесенным на

из основных показателей было снижение себестоимости.

Средний анодный ток} а

Ф и г. 'г. Эксплуатационные характеристики магнетрона (ЗК-707А для двух режимов питания: от сети переменного тока (б) н выпрямленным напряжением без фильтрации (а).

1М =1,15 а

1м=1,0а

1м = 0 , в 5 а

1м=0,71а

Ф и г. 3. Рабочие характеристики магнетрона Ь-3189 при нескольких значениях / м и для схемы последовательного включения электромагнита с параллельным источником по­ ля смещения (фиг. 17).

сации источника питания электромагнита 5%; 1 — номинальное зна­ чение; 2 — регулируемое магнитное поле начального смещения; 3 — последовательное включение электромагнита.

Магнетрон Ь-5001 также работает при пониженном на­ пряжении н рассчитан на полуавтоматизированиое про­ изводство. Дополнительные сведения о магнетронах вто­ рой группы приводятся на фиг. 8—12. На фиг. 8—10 имеются области, характеризующие «предел по мощности рассеяния» и «предел по устойчивости», которые ограни­ чивают область допустимых значений /?ш. В предельном

по мощности рассеяния режиме (фаза разгрузки) отражен­ ная от нагрузки мощность настолько повышает величину 7?ш, что энергия из электронного потока не отбирается, к. п. д. ухудшается и анодный блок перегревается. Ра­ бота в режиме, предельном по устойчивости (фаза нагруз­ ки), не рекомендуется из-за нестабильности, характер­ ной для области, где быстро сходятся линии постоянной частоты, и из-за близости тех значений 1?ш, при которых происходит изменение вида колебаний. На фиг. И и 12 показаны рабочие характеристики двух ламп этой груп­ пы. В третьей группе имеются более мощные приборы промышленного назначения, часть которых работает на

Фи г. 5. Нагрузочная диаграмма магнетрона

дК-707А.

Трехфазнып источник анодного питания н схема с после­ довательным включением электромагнита, II =■ 5,75 кв,

/ а = 0,050 а.

Ф и г. 9. Нагрузочная диаграмма магнетрона М-165К.

Схема дпухполупернодного выпрямлении и последовательное вклюменпе электромагнита, 1/д = 4,0 кв, /д = 0,3 а,

В = 0,152 пи.

Выходная

Ф и г . 10. Нагрузочная диаграмма магнетрона Ь-5001.

Анодное напряжение подастся с выпрямителя без фильтра­ ции через токорегулирующнй трансформатор, С/а = 3 , 5 кв,

1Ш= 0,55 а, 1а = 1,2 а.

частоте 915 Мгц. В этой группе не указано несколько приборов, которые не поступают в продажу, а также маг­ нетрон Ь-5458, который работает на частоте американско­ го стандартного диапазона. Это единственный магнетрон на частоту 915 Мгц, предлагаемый для домовых кухон­ ных плит, и мощный СВЧ-прибор с самым низким рабо­ чим напряжением 560 в\ такое напряжение можно полу­ чить с помощью бестрансформаторной схемы удвоения, что позволяет значительно удешевить источник питания. Попытки добиться того же результата в диапазоне 2450 Мгц, где легче получить более однородное тепловое распределение внутри нагревательной камеры, пока не привели к успеху.

111. Конструирование магнетрона для СВЧ-нагрева

Резонаторная система магнетрона в разрезе показана на фиг. 13. Здесь же указаны размеры, определяющие пространство взаимодействия. Анодный блок содержит N ламелей, каждая из которых служит границей между двумя соседними резонаторами. В магнетронах со связ­ ками связь между резонаторами усилена (см. далее) введением концентрических колец (связок), расположен­ ных близко к концам ламелей анодного блока. Когда катод нагреется, на него подают отрицательное напряже­ ние. В присутствии магнитного поля электроны движутся к аноду по циклоидальным траекториям. При этом сред­ няя скорость дрейфа определяется как ^/а/[(^а—Ак)В]/2.

Хорошо известно, что системы из N связанных резо­ наторов имеют N резонансных видов колебаний, половина которых являются вырожденными. Обычно в магнетро­ нах используют я-вид колебаний, при котором фазовый сдвиг между колебаниями соседних резонаторов равен я (в нижеследующих формулах этому соответствует р = = N/2). Стоячая волна при каждом из резонансов анод­ ного блока образуется двумя бегущими волнами, распро­ страняющимися б противоположных направлениях. При некоторых значениях 11а и В, связанных формулой (1), одну из волн можно синхронизовать с движущимися элек­ тронами.

Если электроны попадают на анод, не закончив одного витка циклоиды, синхронизм не наступает. Эффективное взаимодействие будет наблюдаться при условии, что Ца меньше напряжения отсечки Ка.0 эквивалентного магне­ трона с гладким анодом [формула (2)1.

Эти формулы, полученные аналитическим путем, опи­ сывают предгенерационные условия, когда СВЧ-колеба-

Ф и г. 13. Поперечп магнетрон».

Число резонаторов N = \Ъ. Лнод заземляется, па катод подастся от­ рицательное напряжение. Каждая связка соединена со своей группой ламелей (через одну). Магнитное поле направлено п плоскость чер­

тежа.

иия отсутствуют. Удовлетворительной теории большого сигнала для магнетронов не существует. Наиболее прием­ лемое соотношение между основными параметрами полу­ чено Хеллом [1] на основании полуэвристического анали­ за. Это соотношение имеет вид формулы (3). Типичная диаграмма Хартри показана на фиг. 14. Парабола отсечки Хелла [2] построена согласно формуле (2). Пунктирная

ность напряжений, соответствующих этим двум кривым, определяет максимально допустимую величину АV при фиксированном значении В и при всех возможных зна­ чениях /а и # ш. (Дальнейшие пояснения к фиг. 14 даны в разд. V.)

Формулы (4) и (5) также являются полуэвристическими. К сожалению, эти формулы нельзя свести к единствен-