Рабочие характеристики и особенности работы магнетрона

Магнетрон, как и другие электронные приборы, характеризуется рядом параметров, обусловливающих его эксплуатационный режим работы. Параметрами магнетрона являются: КПД, мощность, отдаваемая в нагруз­ку, и частота генерируемых колебаний.

КПД магнетрона определяется отношением мощности СВЧ колебаний к мощности, подводимой к магнетрону от импульсного модулятора.

КПД существенным образом зависит от режима работы магнетрона. Выходная мощность магнетрона зависит от режима работы и КПД.

Частота колебаний в основном определяется параметрами резонато­ров и конструкцией анодного блока.

Изменения анодного питания и магнитной индукции оказывают вли­яние на все параметры магнетрона. Для оценки свойств магнетрона эк­спериментально снимаются характеристики. В качестве рабочих характе­ристик магнетрона приняты зависимости анодного напряжения от тока /U_a = f I_a/ при постоянных величинах магнитной индукции, выход­ной мощности, КПД и частоты. Линии постоянных значений В, Р_вых и КПД изображаются на одном графике в координатах I_a - U_a. Рабочие харак­теристики показаны на слайде 51.

Рабочие характеристики позволяют по заданным выходным данным установить рабочий режим. При эксплуатации заданный режим контроли­руется по величине анодного тока. Это объясняется тем, что замерить ток можно с помощью обычного амперметра, а замер напряжения в де­сятки киловольт требует изготовления сложного и дорогостоящего вольт­метра.

Для преподавателя.

При изучении рабочих характеристик необходимо точно выставить ток магнетрона, указанного в инструкции по эксплуатации РЛС. Неточное выставление тока магнетро­на ведет к изменению мощности, КПД, что в свою очередь ведет к уменьшению дальности действия РЛС или к перегрузкам генератора (магнетро­на).

Например. Магнетронный генератор рассчитан на работу при выход­ной мощности 900 кВт, магнитной индукции 0,275 Тл, при анодном токе 60 А (U_a= 27,5 кВт). Оператор установил анодной ток 50 А. Как это скажется на характеристиках РЛС?

Пользуясь рабочими характеристиками, можно определить, что при токе 50 А Р_вых= 750 кВт и, как следствие, уменьшается дальность действия РЛС.

Особенности работы магнетрона в импульсном режиме определяются тем, что для питания его анодной цепи используются высоковольтные напряжения в десятки киловольт.

Это повышает требования к изоляции цепей питания. Кроме того, высокое напряжение, приложенное между ка­тодом и анодным блоком, может вызвать пробой этого участка (это яв­ление называется искрением). В результате искрения сопротивление маг­нетрона резко падает, что приводит к рассогласованию его с модулято­ром и нарушает нормальный режим работы. Искрения в магнетроне так­же резко увеличивают ток через магнетрон и вызывают перегрузку моду­лятора.

Причиной искрения в магнетроне является частичное нарушение ва­куума при длительном перерыве в работе генератора. Поэтому после длительного перерыва в работе магнетрона следует проводить его тре­нировку. Процесс тренировки магнетрона заключается в его работе при пониженном напряжении в течение нескольких минут или часов.

Перед включением высокого напряжения на магнетрон предваритель­но нужно разогреть катод. Прогрев катода требует времени в несколько минут (5...7). Это иногда определяет время включения РЛС. Прогрев катода необходим, так как при включении высокого напряжения при хо­лодном катоде сильное электрическое поле анода вырывает электроны из катода и разрушает его.

В Ы В О Д Ы

1. Рабочий режим магнетрона определяется по его характеристикам, которые снимаются экспериментально.

2. При эксплуатации магнетронных генераторов следует учитывать его особенности работы и необходимость раздельного включения цепей накала и анода, а также необходимости тренировки магнетрона при дли­тельном перерыве в работе.

Заключительная часть

- Вывод по занятию;

Достигнуты учебные цели;

- Вопросы для контроля усвоения материала

- какой вид колебаний наиболее часто используется в магнетроне?

- в чем заключается условие синхронизации?

- что обеспечивает радиальная составляющая поля СВЧ?

- что обеспечивает тангенциальная составляющая поля СВЧ?

- почему нельзя одновременно включать напряжение накала и анодное напряжение?

- что такое искрение магнетрона?

Задание на самоподготовку: Левичев. Радиопередающие и радиоприемные устройства. С. 104-121.

Окончание занятия;

Руководитель занятия: