磁控管是一種用�(lái)�(chǎn)生微波能的電真空器件。實(shí)�(zhì)上是一�(gè)置于恒定磁場(chǎng)中的二極�。管�(nèi)電子在相互垂直的恒定磁場(chǎng)和恒定電�(chǎng)的控制下,與高頻電磁�(chǎng)�(fā)生相互作�,把從恒定電�(chǎng)中獲得能量轉(zhuǎn)變成微波能量,從而達(dá)到產(chǎn)生微波能的目�。在磁控管中,電子運(yùn)�(dòng)方向、徑向直流電�(chǎng)和軸向恒定磁�(chǎng)三者相互垂直,因而它又屬于正交場(chǎng)器件�
磁控管通常工作在π �,相鄰兩�(gè)諧振腔腔口處微波電場(chǎng)相位正好相差180°,即微波電場(chǎng)方向正好相反(�2)。雖然這種微波�(chǎng)為駐波場(chǎng),但在π模的情況�,相�(dāng)于兩�(gè)相同的微波場(chǎng)在圓周上沿相反的方向�(yùn)�(dòng),兩�(gè)�(chǎng)的相速值相等。從陰極�(fā)射出的電子在正交電磁�(chǎng)作用下作輪擺線運(yùn)�(dòng)。調(diào)節(jié)直流電壓和恒定磁�(chǎng),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(yùn)�(dòng)的一�(gè)微波�(chǎng)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(chǎng)平均�,B為軸向恒定磁感應(yīng)�(qiáng)度),電子就可以與微波場(chǎng)作同步運(yùn)�(dòng)。在同步�(yùn)�(dòng)�(guò)程中,處在微波減速場(chǎng)中的那部分電子將自己的直流位能逐漸交給微波�(chǎng),并向陽(yáng)極靠攏,為陽(yáng)極所收集。這部分電子向微波�(chǎng)�(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(chǎng)的那部分電子從微波場(chǎng)獲得能量并向陰極�(yùn)�(dòng),打在陰極上。這部分電子稱為不利電子。不利電子在回轟陰極�(shí)打出大量的次�(jí)電子,使互作用空間電子的�(shù)量因之增�。減速場(chǎng)區(qū)是電子的群聚中心。在它兩旁的電子都受到向這�(gè)群聚中心靠攏的力而向群聚中心�(yùn)�(dòng)。加速場(chǎng)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(yùn)�(dòng),�(zhuǎn)化為有利電子。這樣,在振蕩建立�(guò)程中不利電子越來(lái)越少,有利電子越�(lái)越多,并向群聚中心集�,逐步在互作用空間形成輪輻狀電子云。這種處于不同相位下的電子在互作用空間自動(dòng)群聚成輪輻狀電子云的�(xiàn)�,稱為自�(dòng)相位聚焦。在互作用空間的微波�(chǎng),隨著遠(yuǎn)離陽(yáng)極表面而指�(shù)衰減。因�,在陰極表面的微波�(chǎng)極弱,�(duì)電子的群聚作用極�,在陰極附近不會(huì)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(yáng)極運(yùn)�(dòng)�(guò)程中,有利電子回旋的時(shí)間又較長(zhǎng),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�(chǎng)吸收能量也較�。這樣,互作用空間全部電子與微波場(chǎng)相互作用的總的效果是,電子將直流位能交給微波�(chǎng),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(diǎn)可分為普通磁控管、同軸磁控管和反同軸磁控管;按頻率可�(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(jī)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�(yáng)極電壓實(shí)�(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�(dá)70%,壽命可達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)。脈沖磁控管廣泛用于引導(dǎo)、火�、測(cè)高、機(jī)�、艦載、氣象等各種雷達(dá)��
連續(xù)波磁控管用于電子�(duì)�、工�(yè)加熱和微波理療。功率在 400�1000瓦之間的廉價(jià)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(dá)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�(dá)的抗干擾能力�
電壓�(diào)諧磁控管通常作為電子�(duì)抗設(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)�(diǎn)。小功率電壓�(diào)諧磁控管�(diào)諧范圍可�(dá)2:1�4:1,甚�20:1,能大大提高各種雷達(dá)的電子對(duì)抗能�。它的主要缺�(diǎn)是輸出功率不夠大,不能用于雷�(dá)的電子反�(duì)抗措��
磁控管的特點(diǎn)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�、陽(yáng)�、能量耦合裝置、磁路和�(diào)諧裝置等五�(gè)部件�(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)組成。管芯的�(jié)�(gòu)包括�(yáng)�、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.�(yáng)�
�(yáng)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�(chǎng)相互作用的空�。在恒定磁場(chǎng)和恒定電�(chǎng)的作用下,電子在此空間內(nèi)完成能量�(zhuǎn)換的任務(wù)。磁控管的陽(yáng)極除與普通的極管的陽(yáng)極一樣收集電子外,還�(duì)高頻電磁�(chǎng)的振蕩頻率起著決定性的作用�
�(yáng)極由�(dǎo)電良好的金屬材料(如�(wú)氧銅)制�,并�(shè)有多�(gè)諧振腔,諧振腔的�(shù)目必須是偶數(shù),管子的工作頻率越高腔數(shù)越多�
�(yáng)極諧振腔的型式常為孔槽形、扇形和槽扇�,陽(yáng)極上的每一�(gè)小諧振腔相當(dāng)于一�(gè)并聯(lián)�2C振蕩回路。以槽扇型腔為例,可以認(rèn)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�(yáng)極由許多諧振腔耦合在一起,形成一�(gè)�(fù)雜的諧振系統(tǒng)。這�(gè)系統(tǒng)的諧振腔頻率主要決定于每�(gè)小諧振腔的諧振頻�,我們也可以根據(jù)小諧振腔的大小來(lái)估計(jì)磁控管的工作頻段�
磁控管的�(yáng)極諧振系�(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(lái)隔離干擾模式.隔型帶把�(yáng)極翼片一�(gè)間隔一�(gè)地連接起來(lái),以增加工作模式與相鄰干擾模式之間的頻率間隔�
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�(yáng)極使�(yáng)極溫度升�,�(yáng)極收集的電子越多(即電流越�),或電子的能量越大(能量�(zhuǎn)換率越低),�(yáng)極溫度越�,因此,�(yáng)極需有良好的散熱能力.一般情況下功率管采用強(qiáng)迫風(fēng)�,�(yáng)極帶有散熱片.大功率管則多用水�,�(yáng)極上有冷卻水��
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�(gè)組成部分。陰極的性能�(duì)管子的工作特性和壽命影響極大,被視為整�(gè)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�(shí)間短和抗電子轟擊能力�(qiáng)等優(yōu)�(diǎn),在連續(xù)波磁控管中得到廣泛的�(yīng)��
此種陰極加熱電流大,要求陰極引線要短而粗,連接部分要接觸良�。大功率管的陰極引線工作�(shí)溫度很高,常用強(qiáng)迫風(fēng)冷散�。磁控管工作�(shí)陰極接負(fù)高壓,因此引線部分應(yīng)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�(yáng)極過(guò)�,磁控管工作�(wěn)定后�(yīng)按規(guī)定降低陰極電流以延長(zhǎng)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�(fù)載去的裝置�
能量輸出裝置的作用是�(wú)損�,無(wú)擊穿地通過(guò)微波,保證管子的真空密封,同�(shí)還要做到便于與外部系�(tǒng)相連接�
小功率連續(xù)波磁控管大多采用同軸輸出在陽(yáng)極諧振腔高頻磁場(chǎng)最�(qiáng)的地�。放置一�(gè)耦合�(huán),當(dāng)穿過(guò)�(huán)面的磁通量變化�(shí),將在環(huán)上產(chǎn)生高頻感�(yīng)電流,從而將高頻功率引到�(huán)�。耦合�(huán)面積越大耦合越強(qiáng)�
大功率連續(xù)波磁控管常用軸向能量輸出器,輸出天線通過(guò)極靴孔洞連接到陽(yáng)極翼片上。天線一般做成條狀或圓棒也可為錐體。整�(gè)天線被輸出窗密封�
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�(wú)損耗的通過(guò)和具有良好的真空氣密�。大功率管的輸出窗常用強(qiáng)迫風(fēng)冷來(lái)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(shí)要求有很�(qiáng)的恒定磁�(chǎng),其磁場(chǎng)感應(yīng)�(qiáng)度一般為�(shù)千高�。工作頻率越�,所加磁�(chǎng)越強(qiáng)�
磁控管的磁路系統(tǒng)就是�(chǎn)生恒定磁�(chǎng)的裝�。磁路系�(tǒng)分永磁和電磁兩大�。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�(chǎng),管芯和電磁鐵配合使�,管芯內(nèi)有上、下極靴,以固定磁隙的距�。磁控管工作�(shí),可以很方便的靠改變磁場(chǎng)�(qiáng)度的大小,來(lái)�(diào)整輸出功率和工作頻率。另�,還可以將陽(yáng)極電流饋入電磁線包以提高管子工作的穩(wěn)定��
1、關(guān)�(jī)斷電�,將高壓電容�(jìn)行放電,拔下磁控管燈絲兩�(gè)插頭�
2、將�(wàn)用表�(diào)� x10k檔測(cè)任一燈絲�(duì)地(金屬�(jī)殼)都應(yīng)該是‘無(wú)窮大�,否則就是已損壞�
3、將�(wàn)用表�(diào)到歐姆R×1檔,�(cè)量磁控管的燈絲電阻正常阻值應(yīng)該為1歐姆左右�
4、陰極與�(yáng)極之間直接用普通萬(wàn)用表是測(cè)不到阻值的。必須用特殊方法或儀器才能檢�(cè)�
早期的磁控管(負(fù)阻磁控管和回旋磁控管)由于效率極�,沒(méi)有實(shí)用意義。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(guó)物理�(xué)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(dá)�(fā)射機(jī),發(fā)揮了很大的作�。到1945�,其工作頻率已�(dá)30吉赫。一般所稱的磁控�,即指多腔磁控��
維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��
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