Условия возбуждения колебаний в магнетроне - Многорезонаторный магнетрон
Выясним, при каких условиях возможно возбуждение одного из видов колебаний в магнетроне.
Существование интенсивных колебаний в магнетроне обусловлено тем, что движущийся электронный поток распределен неравномерно по окружности магнетрона, концентрируясь в нескольких "спицах", имеющих более высокую плотность пространственного заряда. Кроме того, области с повышенной плотностью пространственного заряда при движении попадают под пазы резонаторов колебательной системы в моменты времени, когда переменное электрическое поле оказывается тормозящим и значительным по величине.
Процесс торможения электронов, обуславливающих передачу ими своей кинетической энергии переменному полю, определяется главным образом тангенциальной составляющей переменного поля, т. е. составляющей, направленной по касательной к окружности, концентрической с окружностью анода.
Если бы в работающем магнетроне пространственный заряд был распределен по окружности магнетрона равномерно, т. е., иными словами, число электронов под различными резонаторами было бы примерно одинаковым, то колебания в магнетроне не поддерживались бы. Действительно, в этом случае количество энергии, передаваемое электронами под пазами, где поле тормозящее, равно количеству энергии, получаемой другими электронами, находящимися под соседними пазами, где поле ускоряющее. Электронный поток не восполняет энергию, расходуемую в колебательной системе, и, следовательно, колебания, возникшие по той или иной причине (например, в результате ударного возбуждения), быстро затухают.
В дальнейшем будет показано, что группирование электронов, приводящее к образованию в электронном потоке областей повышенной плотности, происходит в магнетроне автоматически в результате взаимодействия электронов с радиальной составляющей переменного электрического поля резонаторов. В работающем магнетроне области электронных скоплений, движущихся вокруг катода, как уже было упомянуто, по форме напоминают спицы колеса (рис 2.14)
Оставим пока в стороне механизм группирования электронов и выясним, с какой скоростью должны двигаться "спицы" пространственного заряда в генерирующем магнетроне.
Предположим, что в рассматриваемый момент "спицы" находятся под резонатором, где поле достигло своего максимального значения и является тормозящим. Тогда в процессе взаимодействия с переменным полем резонаторов электроны, образующие "спицы", будут передавать часть своей кинетической энергии полю резонаторов, поддерживая в них колебания. При дальнейшем движении электронный поток будет пополнять энергией колебательную систему в том случае, если "спицы" будут достигать соседних резонаторов, когда поле этих резонаторов будет тормозящим. Очевидно, для этого требуется соответствующий выбор переносной скорости электронов нe. Необходимая величина переносной скорости зависит от периода генерируемых колебаний, сдвига фаз колебаний в соседних резонаторах и расстояния между резонаторами.
Рисунок 2.14. Форма пространственного заряда в генерирующем магнетроне
Как отмечалось выше, различные виды колебаний магнетрона соответствуют различным по величине собственным частотам колебательной системы и характеризуются определенным фазовым сдвигом между колебаниями в соседних резонаторах. Поэтому в общем случае условия самовозбуждения различных видов колебаний (в частности, условия синхронизма) будут выполняться при различной скорости движения электронного потока, которая зависит от величины анодного напряжения и магнитной индукции.
Так, например, для противофазного вида колебаний, который преимущественно используется в современных магнетронах, области электронных скоплений должны проходить расстояние от одного резонатора до соседнего с ним за время, равное половине периода высокочастотных колебаний. Действительно, если в определенный момент времени одна из "спиц" находится под резонатором, поле которого тормозящее и достигло максимального значения, то под соседним резонатором поле ускоряющее. Оно станет тормозящим и будет иметь максимальное значение ровно через полпериода.
Рассмотрев условия синхронизма, выведем теперь простейшие количественные соотношения, определяющие, при каких значениях анодного напряжения и магнитной индукции возможно возбуждение того или иного вида колебаний.
Предположим, что для магнетрона, имеющего N резонаторов, радиусы анода и катода соответственно равны rа и rк. Среднее расстояние между соседними резонаторами lср, измеренное по окружности радиуса, равно
Сдвиг по фазе между колебаниями в соседних резонаторах для n-го вида колебаний равен
Очевидно, что электроны, находящиеся в данный момент под одним из резонаторов, должны достигнуть следующего резонатора, когда фаза колебаний в нем изменится на ?цn, т. е. станет такой же, как и в первом резонаторе в рассматриваемый момент времени. Такое изменение фазы произойдет за время
Где Tn - период, а - частота n-го вида колебаний
Скорость движения получим, разделив расстояние lср на время t0:
Выше было показано, что средняя переносная скорость движения электрона в плоском диоде (и приближенно в цилиндрическом) определяется выражением
В нашем случае за напряженность электрического поля ориентировочно можно принять величину
Где Ua - анодное напряжение.
Приравняв нср r нe, определим анодное напряжение, при котором услове синхронизма для n - вида колебаний:
Напряжение Uan называется пороговым напряжением для n-го вида колебаний.
Из полученного выражения видно, что пороговые напряжения при небольшом частотном разделении видов колебаний оказываются близкими по величине. Поэтому бывает трудно поддержать устойчивую работу магнетрона на одном из видов колебаний, так как при практически неизбежном небольшом изменении анодного напряжения может скачкообразно измениться генерируемая частота в результате возбуждения в магнетроне нежелательного вида колебаний.
Из выражения для порогового напряжения видно, также, что по мере увеличения номера n вида колебаний уменьшалась разница между пороговыми напряжениями для соседних выводов.
Похожие статьи
-
Картина явлений в многорезонаторном магнетроне - Многорезонаторный магнетрон
Теперь рассмотрим принцип действия магнетрона более подробно, используя акустическую аналогию, так как процесс возбуждения звуковых колебаний в...
-
Общее устройство и принцип действия магнетрона Магнетроном называется двухэлектродная лампа, в которой электроны движутся в скрещенных постоянных...
-
Основные конструктивные узлы магнетрона, Анодная система - Многорезонаторный магнетрон
Рисунок 1.1. Устройство многорезонаторного магнетрона: 1 - анодная система; 2 - полые колебательные контуры; 3 - пространство взаимодействия; 4 -...
-
Катодный узел - Многорезонаторный магнетрон
Источником электронов в магнетроне является накаливаемый катод цилиндрической формы. Геометрические размеры катода выбирает таким образом, чтобы...
-
Введение - Многорезонаторный магнетрон
Многорезонаторный магнетрон колебательный геомагнитный Магнетроны являются генераторами электромагнитных колебаний и рассчитаны в настоящее время для...
-
История создания и конструкция магнетрона, История создания магнетрона - Многорезонаторный магнетрон
История создания магнетрона Магнетрон -- один из наиболее великовозрастных представителей электровакуумных приборов (ЭВП) сверхвысоких частот (СВЧ). В...
-
3 Защитное зануление, Устройство защитного отключения УЗО - Многорезонаторный магнетрон
Рисунок 4.1. Схема защитного зануления Зануление -- защитная, мера, применяемая только в сетях с, заземленной нейтралью напряжением до 380/220 В. Оно,...
-
Влияние геомагнитного поля на организм человека - Многорезонаторный магнетрон
У человека при кратковременном его пребывании в немагнитной (гипомагнитной) среде немедленно изменяется реакция центральной нервной системы. Циркадный...
-
Условия самовозбуждения автогенераторов гармонических колебаний. - Основы техники связи
Самовозбуждение в автогенераторе с обратной связью возможно только при выполнении следующих условий: баланса амплитуд; баланса фаз. Баланс фаз...
-
Охрана труда, Анализ опасных и вредных производственных факторов - Многорезонаторный магнетрон
Анализ опасных и вредных производственных факторов Негативные производственные факторы также принято называть опасными и вредными производственными...
-
Расчет магнитопровода, 7 Экспериментальное исследование магнетрона - Многорезонаторный магнетрон
Совместно с представителями предприятия ООО "Магнитные системы" проведена оптимизация конструкции магнитопровода с помощью современной программы "BEMS"....
-
Магнитная система, Узел перестройки частоты - Многорезонаторный магнетрон
Для создания в пространстве взаимодействия магнитного поля применяются постоянные магниты, которые изготавливаются из специальных сплавов с высокой...
-
Узел вывода высокочастотной энергии - Многорезонаторный магнетрон
Высокочастотная энергия из колебательной системы магнетрона передается к высокочастотной нагрузке через выходное устройство, которое должно согласовывать...
-
ГОСТ Р МЭК 536-94 определяет классы оборудования. Разделение на классы защиты отражает не уровень безопасности оборудования, а лишь указывает на то,...
-
Тепловой расчет, Передача теплоты через стержень - Многорезонаторный магнетрон
Передача теплоты через стержень Рассмотрим передачу теплоты через призматический стержень, площадь сечения которого f, а периметр сечения U. Стержень...
-
Расчет потерь различных конфигураций анодной замедляющей системы - Многорезонаторный магнетрон
Известно, что замедляющая система с минимальными потерями представляет наибольший интерес, т. к. электронный КПД в ней максимален. Расчетной оценке...
-
Экономическая часть, Заключение - Многорезонаторный магнетрон
В процессе изготовления опытной партии было смонтировано, откачано и представлено на испытания 6 магнетронов. Три магнетрона забракованы. Выход годных по...
-
Строение и характеристики геомагнитного поля Земли - Многорезонаторный магнетрон
Большинство планет Солнечной системы в той или иной степени обладают магнитными полями. Земля обладает магнитным полем дипольного типа, как будто бы в ее...
-
Передача теплоты через ребра - Многорезонаторный магнетрон
Оребрение поверхности нагрева производится с целью интенсификации теплоотдачи. Если оребрение задано и значение коэффициента теплоотдачи для оребренной...
-
Постановка задачи Целью данной работы является создание компактной, частично магнитоэкранированной конструкции магнетрона, предназначенного для работы в...
-
Параметры магнитного поля - Многорезонаторный магнетрон
Точки Земли, в которых напряженность магнитного поля имеет вертикальное направление, называют магнитными полюсами. Таких точек на Земле две: северный...
-
Выбор типа УЗО - Многорезонаторный магнетрон
Во временных указаниях по применению УЗО в электроустановках жилых зданий (И. п. от 29.04.97 №42-6/9-ЭТ, п. 4.10) указано: "В жилых зданиях, как правило,...
-
Расчетная часть - Многорезонаторный магнетрон
Количество теплоты через медное ребро Л=384 Вт/(м. єС), коэффициент теплоотдачи б=114,5 Вт/(м2.єС), толщиной д1=0,0014 м, д2=0,001 м, высотой h=0,004 м и...
-
Определение возвышения наружного рельса Для обеспечения снижения воздействия колес от центробежной силы, вертикального перегруза одной из рельсовых нитей...
-
Конструкция анодных блоков - Многорезонаторный магнетрон
На данном этапе, исходя из выше изложенного, предпочтение было отдано изготовлению, 2-х конструктивных вариантов анодных блоков. На рис. 3.16 показан...
-
Задача Превосходство ARTCP над TCP должно наиболее ярко проявляться при работе по каналам, с ненулевой вероятностью битовых ошибок, поскольку в отличие...
-
Согласно [45] подвижной состав должен иметь регулируемое отопление салона и кабины водителя. Лобовое стекло кабины должно обогреваться для предотвращения...
-
При расчете искусственного освещения надо подсчитать число ламп для участка, выбрать тип светильника, определить высоту подвеса светильников, разместить...
-
Этот способ повышения точности измерений целесообразен, если доминируют дополнительные погрешности средств измерений, которые вызываются значительными...
-
Железнодорожный транспорт на сегодняшний день является самым безопасным и надежным видом транспорта. Безопасность на железнодорожном транспорте...
-
Инженерный технический транспортный перевозочный Правление ОАО "РЖД" одобрило проект новой концепции повышения безопасности движения, основанной на...
-
Опасным производственным фактором называется такой производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях ведет к травме...
-
Подвижный поезд тяговый тормозной Расчет массы состава при условии движения на расчетном подъеме с равномерной скоростью Если длина труднейшего подъема...
-
Фотоэлектрические преобразователи энергии - Типы преобразователей
Для питания магистральных систем электроснабжения и различного оборудования на КЛА широко используются ФЭП; они предназначены также для подзарядки...
-
Рассмотрим порядок расчета, построения ЭМХ, а также нахождения интересующих параметров ТЭД на примере электродвигателя ТЛ-2К1 электровозов ВЛ10 и...
-
Виды модуляции оптических колебаний Для передачи информации по оптическому волокну необходимо изменение параметров оптической несущей в зависимости от...
-
Целью данного расчета является определение распределения температуры в поршне двигателя внутреннего сгорания и максимального значения температуры, а...
-
Аналитический Метод применим только при линейных нагрузках. Графический Метод применим Для любых нагрузок (линейных или нелинейных), и отличается...
-
В настоящее время около 57% городских пассажироперевозок выполняет городской электротранспорт. Столь значительный объем работы, а также организация...
-
Основным элементом УФ-установки (Рисунок 2) является камера обеззараживания, изготовленная из пищевой нержавеющей стали. Внутри камеры располагаются...
Условия возбуждения колебаний в магнетроне - Многорезонаторный магнетрон