Магнетронного типа прилади
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Магнетронного типа прилади

Магнетронного типа прилади, клас електровакуумних приладів СВЧ(надвисокі частоти) (300 Мгц — 300 Ггц ) , в яких рух електронів відбувається в схрещених постійних електричних і магнітному полях і електромагнітному полі СВЧ(надвисокі частоти), М. т.п. використовуються для генерування і посилення коливань в пристроях радіолокацій і навігаційних, пристроях космічного зв'язку, лінійних прискорювачах медичних апаратах, установках нагріву струмами СВЧ(надвисокі частоти) і т.д. У М. т.п. постійне електричне поле створюється в проміжку анод — катод (так званий простір взаємодії), а постійне магнітне поле — перпендикулярно силовим лініям постійного електричного поля і напряму руху електронів (у М. т.п. циліндровій конструкції — уздовж осі катода). Умови зворотного зв'язку між електромагнітним полем і електронним потоком необхідні для самозбудження коливань в М. т. п., легко виконуються. Завдяки зворотному зв'язку електрони, які в результаті взаємодії з електромагнітним полем віддають йому частину своєї енергії, придбаної від джерела постійної напруги, зміщуються до анода і у результаті потрапляють на нього, а ті електрони, які відбирають від електромагнітного поля частину енергії, повертаються на катод, бомбардуючи його. Явище електронного бомбардування використовується в деяких потужних М. т.п. для підтримки необхідної температури катода. Для здійснення ефективної і тривалої взаємодії електронів з електромагнітним полем повинна дотримуватися синхронність їх руху, тобто рівність швидкості переносного руху електронів v e з фазовою швидкістю хвилі поля, що біжить.

  М. т . п. володіють властивістю багатофункціональності, тобто ефективно працюють в різних електричних режимах і умовах експлуатації, і високим ккд(коефіцієнт корисної дії) (до 90%); здатні генерувати і підсилювати коливання вельми широкої області електромагнітних хвиль (від метрових до міліметрових хвиль), генерувати коливання великої потужності (до декількох сотень квт безперервною і до декількох десятків Мвт імпульсної потужності) низькій анодній напрузі (до 50 кв ) , перебудовуватися по частоті в широкому діапазоні (до 20% механічним і до 100% електричними способами), підсилювати вагання в широкій смузі частот (до 20% і більш) при чималих коефіцієнтах посилення (до 20 дб і більш).

  Прототипом всіх М. т.п. є багаторезонаторний магнетрон найбільш відомий прилад цього класу (див. мал. ).

  На магнетронном принципі взаємодії електронного потоку з електромагнітним полем створена безліч різновидів приладів (генераторів і підсилювачів), що розрізняються конструктивного виконання уповільнюючих систем і пристроїв формування електронного потоку. Відповідно до цих ознак розрізняють 3 сімейства М. т. п.: 1) із замкнутими в кільце уповільнюючою системою і електронним потоком (з катодом в просторі взаємодії); 2) з електрично розімкненою уповільнюючою системою і замкнутим в кільце електронним потоком (з катодом в просторі взаємодії); 3) із замкнутими або розімкненими уповільнюючими системами і інжектірованним електронним потоком (з катодом, винесеним з простору взаємодії).

  До першого сімейства приладів головним чином відносяться: багаторезонаторний магнетрон, або магнетрон хвилі, що біжить, в якому що уповільнює система володіє яскраво вираженими резонансними властивостями, тобто коливання збуджуються на дискретних частотах, робочим виглядом коливань є так званий p-вігляд або p/2-від, можлива перебудова частоти коливань механічним або електричним способом в невеликих межах (3—10%); коаксіальний магнетрон (різновид багаторезонаторного магнетрона) з перебудовою частоти (до 20%) і стабілізацією її за допомогою зовнішнього або внутрішнього високодобротного об'ємного резонатора, аксіального з системою резонатора магнетрона і збуджуваного на хвилі типа H 011 ; регенеративно-підсилювальний магнетрон, в якому збудження коливань p-вігляду і управління їх частотою здійснюється зовнішнім сигналом малої потужності, що вводиться зазвичай через циркулятор в сильно навантажену систему резонатора; магнетрон що набудовується напругою (мітрон), в якій сильно навантажена коливальна система (зазвичай стрижньового типа) володіє слабо вираженими резонансними властивостями і струм емісії катода обмежений, унаслідок чого на малих рівнях потужності досягається перебудова частоти напругою в широкому діапазоні (до однієї октави і більш).

  До другого сімейства приладів головним образом відносяться: карматрон — генератор зворотної хвилі, в якому зазвичай використовується уповільнююча система стрижньового типа (частіше за типа «зустрічні штирі») з поглиначем енергії усередині і частота коливань перебудовується напругою; амплітрон — потужний підсилювач зворотної хвилі з погодженими вхідним і вихідним пристроями і смугою підсилюваних частот до 10% від середньої частоти (при віддзеркаленнях енергії СВЧ(надвисокі частоти) на вході і виході і температурному обмеженні струму емісії амплітрон може працювати як автогенератор з перебудовою частоти); стабілотрон — високостабільний генератор з механічною перебудовою частоти, що складається з амплітрона, дільника потужності типа, що відображає, фазовращателя і високодобротного стабілізуючого резонатора (у літературі часто зустрічається термін платінотрон як узагальнене назва для амплітрона і стабілотрона); ультрон — підсилювач прямої хвилі з ширшою смугою підсилюваних частот (до 20%) і вищим коефф.(коефіцієнт) посилення (до 30 дб ) , чим в амплітрона.

  До третього сімейства приладів головним чином відносяться: лампа зворотної хвилі магнетронного типа (ЛОВМ) з перебудовою частоти коливань, що генеруються, напругою в широкому діапазоні (до 20%); лампа хвилі, що біжить магнетронного типа (ЛБВМ) з широкою смугою підсилюваних частот (до 20%) і високим коефіцієнтом посилення (до 20 дб ).

 

  Літ.: Електронні надвисокочастотні прилади з схрещеними полями, переклад з англійського, т. 1—2. М., 1961; Лебедев І. Ст, Техніка і прилади надвисоких частот, т. 2, М. — Л., 1972; ГОСТ(державний загальносоюзний стандарт) 17104-71. Прилади магнетронного типа. Терміни і визначення, М., 1971.

  Д. Е. Самсонов.

Спрощене зображення простору взаємодії магнетрона: а — розподіл високочастотного електричного поля при коливаннях p-вігляду; б — форма електронної хмари при коливаннях p-вігляду. 1 — уповільнююча система (анод); 2 — катод; 3 — кордон електронної хмари; 4 — форма траєкторій електронів;  — силові лінії постійного електричного поля;  — силові лінії електричного поля СВЧ(надвисокі частоти); У — силові лінії індукції магнітного поля; v e — швидкість переносного руху електронів.