Виды колебаний резонаторного блока в магнетроне; разделение видов колебаний.

В предыдущем вопросе

Резонаторы магнетрона образуют кольцевую колебательную систему, около них происходит взаимодействие пучка электронов и электромагнитной волны. Поскольку эта система в результате кольцевой конструкции замкнута сама на себя, то её можно возбудить лишь на определённых видах колебаний, из которых важное значение имеет π-вид.

Такая система имеет не одну, а несколько резонансных частот, при которых на кольцевой колебательной системе укладывается целое число стоячих волн от 1 до N/2 (N — число резонаторов). Наиболее выгодным является вид колебаний, при котором число полуволн равно числу резонаторов (так называемый π-вид колебаний). Этот вид колебаний назван так потому, что напряжения СВЧ на двух соседних резонаторах сдвинуты по фазе на π.

Для стабильной работы магнетрона (во избежание перескоков во время работы на другие виды колебаний, сопровождающиеся изменениями частоты и выходной мощности) необходимо, чтобы ближайшая резонансная частота колебательной системы значительно отличалась от рабочей частоты (примерно на 10 %). Так как в магнетроне с одинаковыми резонаторами разность этих частот получается недостаточной, её увеличивают либо введением связок в виде металлических колец, одно из которых соединяет все чётные, а другое все нечётные ламели анодного блока, либо применением разнорезонаторной колебательной системы (чётные резонаторы имеют один размер, нечётные — другой).

Магнетроны, настраиваемые напряжением (митроны). Типичные конструкции, параметры и области применения.

Митроном называется генератор магнетронного типа с внешней колебательной системой низкой добротности, обладаю­щий широким диапазоном электронной перестройки частоты. Схема устройства митрона показана на рис.

    Высокочастотной системой митрона служит встречно-штыре­вая замедляющая система 5, 6, свернутая в кольцо. Штыри 5 укреп­лены на дисках 6. Структура связана с внешней колебатель­ной системой низкой добротности. Внутри анодной высокочас­тотной структуры, ко­торая является корпу­сом прибора, находит­ся холодный катод 7. Горячий эмитирую­щий катод 1 располо­жен ниже анодной структуры, вне обла­сти взаимодействия. Между горячим катодом и анодной структурой находится управля­ющий электрод 2. Вся система элементов механически связана с помощью керамических шайб 3 и помещена между полюсами маг­нита 4. Холодный катод 7 и один конец нити накала горячего катода соединены. Схема подачи напряжений: накала U , управляющего электрода U и анода U_a показана справа.

Принцип работы. Кольцевой электронный поток входит в про­странство взаимодействия, где в результате его азимутальных флук­туаций возникают колебания магнетронного типа и электронный поток приобретает форму спиц. Митрон, как и магнетрон, работает на p-колебаниях. При регулировке анодного напряжения изменяет­ся скорость вращения спиц, что приводит к электронной перестрой­ке частоты. Диапазон перестройки достаточно велик из-за вынос­ной колебательной системы и её низкой добротности. Зависимость частоты от напряжения линейна.

Параметры и характеристики. Современные митроны рабо­тают в диапазоне частот от 200 МГц до 11 ГГц. Для митронов с узким диапазоном изменения частоты (5-20 %) выходная мощность в не­прерывном режиме составляет 3-150 Вт, с широким диапазоном (при­мерно в два раза) - 0.5-3 Вт. КПД мощных митронов достигает 60 %. Применение. Митроны обычно применяют в качестве гете­родинов широкополосных приёмников и генераторов качающейся частоты в генераторах стандартных сигналов.

Области применения СВЧ приборов и устройств.

Электровакуумные микроволновые приборы (ЭВМП- это приборы, предназначенные для усиления, генерации или преобразования сигнала посредством взаимодействия в вакууме электромагнитных СВЧ полей или волн с носителями заряда или с волнами пространственного заряда.    В настоящее время разработано много электронных приборов СВЧ, отличающихся как принципом действия, так и областью применения.

По функциональным признакам различают следующие типы приборов. Усилительный прибор СВЧ- ЭВМП для усиления мощности СВЧ колебаний;

Генераторный прибор СВЧ- ЭВМП, предназначенный для генерации СВЧ колебаний;

Фазовращательный прибор СВЧ- ЭВМП, предназначенный для сдвига фазы выходного сигнала относительно фазы входного сигнала;

 Умножительный прибор СВЧ- ЭВМП, предназначенный для увеличения частоты выходного сигнала, по сравнению с частотой входного сигнала, в целое число раз;

Смесительный прибор СВЧ- ЭВМП, предназначенный для получения в спектре выходного сигнала комбинационных частот при подаче на входы двух или более сигналов, различающихся по частоте.

По количеству лучей различают однолучевые и многолучевые приборы, в последних электронный поток представляет собой совокупность отдельных электронных потоков, взаимодействующих с электромагнитной волной.