МАГНЕТРОННОГО ТИПА ПРИБОРЫ

МАГНЕТРОННОГО ТИПА ПРИБОРЫ, класс электровакуумных приборов СВЧ (300 Мгц - 300 Ггц), в к-рых движение электронов происходит в скрещенных постоянных электрич. и магнитном полях и электромагнитном поле СВЧ. М. т. п. используются для генерирования и усиления колебаний в радиолокац. и навигац. устройствах, устройствах космич. связи, линейных ускорителях, мед. аппаратах, установках нагрева токами СВЧ и т. д. В М. т. п. постоянное электрическое поле создаётся в промежутке анод - катод (т. н. пространство взаимодействия), а постоянное магнитное поле - перпендикулярно силовым линиям постоянного электрич. поля и направлению движения электронов (в М. т. п. цилиндрич. конструкции - вдоль оси катода). Условия обратной связи между электромагнитным полем и электронным потоком, необходимые для самовозбуждения колебаний в М. т. п., легко выполняются. Благодаря обратной связи электроны, к-рые в результате взаимодействия с электромагнитным полем отдают ему часть своей энергии, приобретённой от источника постоянного напряжения, смещаются к аноду и в итоге попадают на него, а те электроны, к-рые отбирают от электромагнитного поля часть энергии, возвращаются на катод, бомбардируя, его. Явление электронной бомбардировки используется в нек-рых мощных М. т. п. для поддержания необходимой темп-ры катода. Для осуществления эффективного и длительного взаимодействия электронов с электромагнитным полем должна соблюдаться синхронность их движения, т. е. равенство скорости переносного движения электронов v_eс фазовой скоростью бегущей волны поля.

М. т. п. обладают свойством многофункциональности, т. е. эффективно работают в разных электрич. режимах и условиях эксплуатации, и высоким кпд (до 90% ); способны генерировать и усиливать колебания в весьма широкой области электромагнитных волн (от метровых до миллиметровых волн), генерировать колебания большой мощности (до неск. сотен квт непрерывной и до неск. десятков Мвт импульсной мощности) при относительно низких анодных напряжениях (до 50 же), перестраиваться по частоте в широком диапазоне (до 20% механическим и до 100% электрич. способами), усиливать колебания в широкой полосе частот (до 20% и более) при достаточно больших коэфф. усиления (до 20 дб и более).

Прототипом всех М.т.п. является многорезонаторный магнетрон - наиболее известный прибор этого класса (см. рис.).

Упрощённое изображение пространства взаимодействия магнетрона: а - распределение высокочастотного электрического поля при колебаниях л-вида; б - форма электронного облака при колебаниях я-вида. 1 - замедляющая система (анод); 2 - катод; 3 - граница электронного облака; 4 - форма траекторий электронов; Е - силовые линии постоянного электрического поля; Е - силовые линии электрического поля СВЧ; В - силовые линии индукции магнитного поля; v_е - скорость переносного движения электронов.

На магнетронном принципе взаимодействия электронного потока с электромагнитным полем создано множество разновидностей приборов (генераторов и усилителей), различающихся конструктивным исполнением замедляющих систем и устройств формирования электронного потока. В соответствии с этими признаками различают 3 семейства М. т. п.:

1) с замкнутыми В кольцо замедляющей системой и электронным потоком (с катодом в пространстве взаимодействия);

2) с электрически разомкнутой замедляющей системой и замкнутым в кольцо электронным потоком (с катодом в пространстве взаимодействия); 3) с замкнутыми или разомкнутыми замедляющими системами и инжектированным электронным потоком (с катодом, вынесенным из пространства взаимодействия).

К первому семейству приборов гл. обр. относятся: многорезонаторный магнетрон, или магнетрон бегущей волны, в к-ром замедляющая система обладает ярко выраженными резонансными свойствами, т. е. колебания возбуждаются на дискретных частотах, рабочим видом колебаний является т. н. л-вид или я/2-вид, возможна перестройка частоты колебаний механическим или электрическим способом в небольших пределах (3-10% ); коаксиальный магнетрон (разновидность многорезонаторного магнетрона) с перестройкой частоты (до 20% ) и стабилизацией её посредством внеш. или внутр. высокодобротного объёмного резонатора, аксиального с резонаторной системой магнетрона и возбуждаемого на волне типа Нои; регенеративно-усилительный магнетрон, в к-ром возбуждение колебаний л-вида и управление их частотой осуществляется внеш. сигналом малой мощности, вводимым обычно через цнркулятор в сильно нагруженную резонаторную систему; магнетрон, настраиваемый напряжением (митрон), в к-ром сильно нагруженная колебат. система (обычно стержневого типа) обладает слабо выраженными резонансными свойствами и ток эмиссии катода ограничен, вследствие чего на малых уровнях мощности достигается перестройка частоты напряжением в широком диапазоне (до одной октавы и более).

Ко второму семейству приборов гл. обр. относятся: кар матрон - генератор обратной волны, в к-ром обычно используется замедляющая система стержневого типа (чаще типа -"встречные штыри") с поглотителем энергии внутри и частота колебаний перестраивается напряжением; амплитрон - мощный усилитель обратной волны с согласованными входным и выходным устройствами и полосой усиливаемых частот до 10% от средней частоты (при отражениях энергии СВЧ на входе и выходе и температурном ограничении тока эмиссии амплитрон может работать как автогенератор с перестройкой частоты); стабилотрон- высокостабильный генератор с механич. перестройкой частоты, состоящий из амплитрона, делителя мощности отражающего типа, фазовращателя и высокодобротного стабилизирующего резонатора (в литературе часто встречается термин платинотрон как обобщённое название для амплитрона и стабилотрона); у л ь т р о н - усилитель прямой волны с более широкой полосой усиливаемых частот (до 20% ) и более высоким коэфф. усиления (до 30 дб), чем у амплитрона.

К третьему семейству приборов гл. обр. относятся: лампа обратной волны магнетронного типа (ЛОВМ) с перестройкой частоты генерируемых колебаний напряжением в широком диапазоне (до 20%); лампа бегущей волны магнетронного типа (ЛБВМ) с широкой полосой усиливаемых частот (до 20% ) и высоким коэфф. усиления (до 20 дб).

Лит.: Электронные сверхвысокочастотные приборы со скрещенными полями, пер. с англ., т. 1 - 2, М.. 1961: Лебедев И. В., Техника и приборы сверхвысоких частот, т. 2, М.- Л., 1972; ГОСТ 17104-71. Приборы магнетронного типа. Термины и определения, M.i 1971. Д. Е. Самсонов.