Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Вопрос № 5. Вычертить общую условную схему (общий вид в разрезе) генератора СВЧ-колебаний – магнетрона и кратко пояснить принцип его работы.




Магнетрон представляет собой двухэлектродный электровакуумный прибор с колебательной системой, помещенный в магнитное поле. Генерирование СВЧ колебаний происходит в результате передачи кинетической энергии электронов высокочастотному полю колебательной системы. Анод магнетрона 1 выполнен в виде медного цилиндра (рис. 1,а). В теле цилиндра имеются круглые отверстия – резонаторы 2, которые через прорези – щели сообщаются с внутренней полостью анода. Вдоль оси анода располагается массивный цилиндрический катод 3, с нитью накала 4 внутри. В отличие от обычных электровакуумных приборов здесь, кроме постоянного напряжения, приложенного между анодом и катодом, вдоль оси анода действует сильное постоянное магнитное поле, создаваемое специальным магнитом.


 

Рис. 1. Магнетрон

При отсутствии магнитного поля под действием электрического поля электроны, вылетевшие из катода, летели бы прямолинейно к аноду (траектория 1 на рис. 1, б). При наличии магнитного поля на движущиеся электроны действует сила:

F = ev B,

где e – заряд электрона;

v – скорость электрона;

В – магнитная индукция.

Действие силы F искривляет траектории полета электронов (траектории 2,3,4 на рис. 1,б). Индукция магнитного поля Вкр, при которой электроны пролетают в непосредственной близости от анода, не попадая на него, называется критической. Магнетроны работают при индукции, несколько превышающей критическую. В результате одновременного действия электрического и магнитного полей в пространстве между анодом и катодом формируется вращающийся пространственный заряд (закрученное электронное облако).

Для объяснения механизма генерации колебаний необходимо учесть взаимодействие электронов, теперь уже движущихся поперек щелей с переменным электрическим полем, появляющимся между стенками щелевых отверстий объемных резонаторов при возбуждении в них электромагнитных колебаний. Последние возникают как собственные затухающие колебания резонаторов в момент подачи анодного питания. Задача состоит в том, чтобы возникшие колебания поддержать, сделав их незатухающими.

На рис. 1,в показано распределение переменного электрического поля Е~ в щелях объемных резонаторов для одного полупериода колебаний. Для обеспечения устойчивой работы магнетрона соседние резонаторы должны работать со сдвигом по фазе на 1800. это достигается применением колец связи или чередованием разнорезонаторных систем. Группа электронов, пролетающая в данный момент под щелью II, будет испытывать тормозящее действие поля резонатора. Их кинетическая энергия отдается полю резонатора, идет восполнение потерь энергии. Примерно такая же группа электронов под щелью резонатора III, наоборот ускоряется, а следовательно, потребляет энергию. На первый взгляд, общий баланс энергии нулевой. Однако если учесть, что замедляемые электроны вследствие притяжения положительным в данный момент сегментом анода пролетают ближе к щели резонатора и интенсивно взаимодействуют с его полем, а ускоряемые электроны отталкиваются отрицательным сегментом, пролетают дальше от щели и их взаимодействие с полем резонатора менее интенсивно, общий баланс энергий оказывается в пользу поддержания колебаний. В результате неодинакового взаимодействия электронов с электрическими полями соседних резонаторов в электронном облаке формируются спицы и вмятины. Количество спиц в 2 раза меньше количества резонаторов. Число резонаторов должно быть четным.

Для нормальной работы магнетрона необходимо выполнить еще и условие синхронизма между высокочастотным полем и движущимся электронным потоком. Выбором значения анодного напряжения и индукции магнитного поля достигается такая частота вращения электронного облака, что время пролета электронов между двумя соседними щелями будет равно половине периода собственных колебаний резонаторов. В этом случае в следующий полупериод спица вновь окажется под тормозящей щелью, чем и обеспечивается незатухающий характер колебаний.

Энергия СВЧ выводится с помощью петли связи 4, помещенной в одном из резонаторов (см. рис. 1,а). Так как поля резонаторов связаны между собой, одного вывода достаточно для извлечения всей генерируемой энергии. Изолировать массивный анод от корпуса значительно сложнее, чем катод, поэтому анодный блок заземляют, а анодное питание 10-15 кВ подают отрицательной полярностью на катод. Анодное питание нельзя подавать, не разогрев предварительно массивный катод. Этим объясняется двухступенчатое включение РЛС, вначале – подготовка, затем – работа.

С внешней стороны анод магнетрона имеет ребристую поверхность, которая для охлаждения обдувается вентилятором. Магнитное поле создается сильным постоянным магнитом. В судовых РЛС используются магнетроны, работающие на волне длиной 10; 3,2 и 0,8 см с мощностью в импульсе от единиц до нескольких десятков киловатт.






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных