磁控管是一種用來產(chǎn)生微波能的電真空器件。實�(zhì)上是一個置于恒�磁場中的二極�。管�(nèi)電子在相互垂直的恒定磁場和恒定電場的控制下,與高頻電磁場�(fā)生相互作�,把從恒定電場中獲得能量�(zhuǎn)變成微波能量,從而達到產(chǎn)生微波能的目�。在磁控管中,電子運動方�、徑向直流電場和軸向恒定磁場三者相互垂�,因而它又屬于正交場器件�
磁控管通常工作在π 模,相鄰兩個諧振腔腔口處微波電場相位正好相�180°,即微波電場方向正好相反(�2)。雖然這種微波場為駐波�,但在π模的情況�,相當于兩個相同的微波場在圓周上沿相反的方向運�,兩個場的相速值相�。從陰極�(fā)射出的電子在正交電磁場作用下作輪擺線運動。調(diào)節(jié)直流電壓和恒定磁�,使電子在圓周方向的平均漂移速度v=E/B正好等于在其方向上運動的一個微波場的相速v(式中E是直流電壓在互作用空間產(chǎn)生的直流電場平均�,B為軸向恒定磁感應強度),電子就可以與微波場作同步運動。在同步運動過程中,處在微波減速場中的那部分電子將自己的直流位能逐漸交給微波�,并向陽極靠�,為陽極所收集。這部分電子向微波場轉(zhuǎn)移能�,有利于在磁控管中建立穩(wěn)定的微波振蕩,故稱為有利電子。處在微波加速場的那部分電子從微波場獲得能量并向陰極運動,打在陰極上。這部分電子稱為不利電�。不利電子在回轟陰極時打出大量的次級電子,使互作用空間電子的�(shù)量因之增加。減速場區(qū)是電子的群聚中心。在它兩旁的電子都受到向這個群聚中心靠攏的力而向群聚中心運動。加速場區(qū)是電子的散聚中心,附近的電子都受到背離散聚中心的�,分別向左右兩邊運�,�(zhuǎn)化為有利電子。這樣,在振蕩建立過程中不利電子越來越�,有利電子越來越�,并向群聚中心集�,逐步在互作用空間形成輪輻狀電子�。這種處于不同相位下的電子在互作用空間自動群聚成輪輻狀電子云的�(xiàn)�,稱為自動相位聚焦。在互作用空間的微波�,隨著遠離陽極表面而指�(shù)衰減。因�,在陰極表面的微波場極�,對電子的群聚作用極小,在陰極附近不會形成明顯的電子輪輻,而是形成幾乎均勻分布的電子輪��
在互作用空間的電子中有利電子占絕大多�(shù),而且均在向陽極運動過程中,有利電子回旋的時間又較長,它們能夠充分地將直流位能輪換成微波能量;回轟陰極的電子比較�,而且它們從陰極�(fā)射后不久就打在陰極上,因而從微波場吸收能量也較少。這樣,互作用空間全部電子與微波場相互作用的總的效果是,電子將直流位能交給微波�,在磁控管中建立起穩(wěn)定的微波振蕩�
磁控管按工作狀�(tài)可分為脈沖磁控管和連續(xù)波磁控管;按�(jié)�(gòu)特點可分為普通磁控管、同軸磁控管和反同軸磁控�;按頻率可調(diào)與否,可分為固定頻率磁控管和頻率可調(diào)磁控�。頻率可�(diào)磁控管又可分為機械調(diào)諧磁控管和頻率捷變磁控管。另外還有一類借助改變陽極電壓實現(xiàn)頻率�(diào)諧的電壓�(diào)諧磁控管�
脈沖磁控管的工作脈沖寬度可在 0.004�60微秒范圍�(nèi)變化,工作頻率范圍在250兆赫�120吉赫之間,脈沖功率從幾十瓦到幾十兆瓦,效率可�70�,壽命可達幾萬小時。脈沖磁控管廣泛用于引導、火�、測�、機�、艦載、氣象等各種雷達��
連續(xù)波磁控管用于電子對抗、工�(yè)加熱和微波理療。功率在 400�1000瓦之間的廉價的連續(xù)波磁控管還廣泛用于家用微波灶。為了不干擾雷達和通信�(shè)備的正常工作,醫(yī)�、工�(yè)加熱和烹�(diào)用磁控管的工作頻率通常�915±25兆赫�2450±50兆赫�
頻率可調(diào)磁控管,特別是頻率捷變磁控管能提高雷達的抗干擾能��
電壓�(diào)諧磁控管通常作為電子對抗�(shè)備的功率源,可提供幾瓦到幾百瓦的連續(xù)波功�。它具有�(diào)諧速度�、調(diào)諧線性好等優(yōu)�。小功率電壓�(diào)諧磁控管�(diào)諧范圍可�2:1�4:1,甚�20:1,能大大提高各種雷達的電子對抗能�。它的主要缺點是輸出功率不夠�,不能用于雷達的電子反對抗措��
磁控管的特點是功率大、效率高、工作電壓低、尺寸小、重量輕、成本低。磁控管主要由陰極、陽�、能量耦合裝置、磁路和�(diào)諧裝置等五個部件構(gòu)成(�1�。固定頻率的磁控管中不設(shè)�(diào)諧裝��
磁控管由管芯和磁鋼(或電磁鐵)組�。管芯的�(jié)�(gòu)包括陽極、陰�、能量輸出器和磁路系�(tǒng)等四部分。管子內(nèi)部保持高真空狀�(tài)。下面分別介紹各部分的結(jié)�(gòu)及其作用�
1.陽極
陽極是磁控管的主要組成之一,它與陰極一起構(gòu)成電子與高頻電磁場相互作用的空間。在恒定磁場和恒定電場的作用下,電子在此空間�(nèi)完成能量�(zhuǎn)換的任務(wù)。磁控管的陽極除與普通的極管的陽極一樣收集電子外,還對高頻電磁場的振蕩頻率起著決定性的作用�
陽極由導電良好的金屬材料(如無氧銅)制成,并�(shè)有多個諧振腔,諧振腔的數(shù)目必須是偶數(shù),管子的工作頻率越高腔數(shù)越多�
陽極諧振腔的型式常為孔槽�、扇形和槽扇型,陽極上的每一個小諧振腔相當于一個并�(lián)�2C振蕩回路。以槽扇型腔為例,可以認為腔的槽部分主要�(gòu)成振蕩回路的電容,而其扇形部分主要�(gòu)成振蕩回路的電感�
磁控管的陽極由許多諧振腔耦合在一�,形成一個復雜的諧振系統(tǒng)。這個系�(tǒng)的諧振腔頻率主要決定于每個小諧振腔的諧振頻率,我們也可以根據(jù)小諧振腔的大小來估計磁控管的工作頻段�
磁控管的陽極諧振系統(tǒng)除能�(chǎn)生所需要的電磁振蕩�,還能產(chǎn)生不同特性的多種電磁振蕩。為使磁控管�(wěn)定的工作在所需的模式上,常用隔型帶來隔離干擾模式.隔型帶把陽極翼片一個間隔一個地連接起來,以增加工作模式與相鄰干擾模式之間的頻率間��
另外,由于�(jīng)能量交換后的電子還具有一定的能量,這些電子打上陽極使陽極溫度升�,陽極收集的電子越�(即電流越�),或電子的能量越大(能量�(zhuǎn)換率越低),陽極溫度越高,因此,陽極需有良好的散熱能力.一般情況下功率管采用強迫風�,陽極帶有散熱�.大功率管則多用水�,陽極上有冷卻水套�
2.陰極及其引線
磁控管的陰極即電子的�(fā)射體,又是相互作用空間的一個組成部�。陰極的性能對管子的工作特性和壽命影響極大,被視為整個管子的心臟�
陰極的種類很�,性能各異。連續(xù)波磁控管中常用直熱式陰極,它由鎢絲或純鎢絲繞成螺旋形狀,通電流加熱到�(guī)定溫度后就具有發(fā)射電子的能力。這種陰極具有加熱時間短和抗電子轟擊能力強等優(yōu)�,在連續(xù)波磁控管中得到廣泛的應用�
此種陰極加熱電流�,要求陰極引線要短而粗,連接部分要接觸良好。大功率管的陰極引線工作時溫度很�,常用強迫風冷散熱。磁控管工作時陰極接負高�,因此引線部分應有良好的絕緣性能并能滿足真空密封的要�。為防止因電子回轟而使陽極過熱,磁控管工作�(wěn)定后應按�(guī)定降低陰極電流以延長使用壽命�
3.能量輸出�
能量輸出器是把相互作用空間中所�(chǎn)生的微波能輸送到負載去的裝置�
能量輸出裝置的作用是無損�,無擊穿地通過微波,保證管子的真空密封,同時還要做到便于與外部系統(tǒng)相連接�
小功率連續(xù)波磁控管大多采用同軸輸出在陽極諧振腔高頻磁場最強的地方。放置一個耦合�(huán),當穿過�(huán)面的磁通量變化�,將在環(huán)上產(chǎn)生高頻感應電流,從而將高頻功率引到�(huán)�。耦合�(huán)面積越大耦合越強�
大功率連續(xù)波磁控管常用軸向能量輸出�,輸出天線通過極靴孔洞連接到陽極翼片上。天線一般做成條狀或圓棒也可為錐體。整個天線被輸出窗密��
輸出窗常用低損耗特性的玻璃或陶瓷制�。它必須保證微波能量無損耗的通過和具有良好的真空氣密�。大功率管的輸出窗常用強迫風冷來降低由于介質(zhì)損耗所�(chǎn)生的熱量�
4.磁路系統(tǒng)
磁控管正常工作時要求有很強的恒定磁場,其磁場感應強度一般為�(shù)千高�。工作頻率越�,所加磁場越強�
磁控管的磁路系統(tǒng)就是�(chǎn)生恒定磁場的裝置。磁路系�(tǒng)分永磁和電磁兩大類。永磁系�(tǒng)一般用于小功率�,磁鋼與管芯牢固合為一體構(gòu)成所謂包裝式。大功率管多用電磁鐵�(chǎn)生磁�,管芯和電磁鐵配合使用,管芯�(nèi)有上、下極靴,以固定磁隙的距雀磁控管工作�,可以很方便的靠改變磁場強度的大�,來�(diào)整輸出功率和工作頻率。另外,還可以將陽極電流饋入電磁線包以提高管子工作的�(wěn)定��
1、關(guān)機斷電后,將高壓電容進行放電,拔下磁控管燈絲兩個插��
2、將萬用表調(diào)� x10k檔測任一燈絲對地(金屬機殼)都應該是‘無窮大’,否則就是已損��
3、將萬用表調(diào)到歐姆R×1檔,測量磁控管的燈絲電阻正常阻值應該為1歐姆左右�
4、陰極與陽極之間直接用普通萬用表是測不到阻值的。必須用特殊方法或儀器才能檢��
早期的磁控管(負阻磁控管和回旋磁控管)由于效率極�,沒有實用意�。只多腔磁控管是蘇聯(lián)工程師�.Ф.阿列克謝也夫和�.Е.馬遼邏夫�1936�1937年間制成��1939�,英國物理學家H.A.H.布特和J.T.蘭道爾也制成了多腔磁控管。在第二次世界大�(zhàn)�,多腔磁控管廣泛用于軍用雷達�(fā)射機,發(fā)揮了很大的作�。到1945�,其工作頻率已�30吉赫。一般所稱的磁控�,即指多腔磁控��
維庫電子通,電子知識,一查百��
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