Струмі ІІП ^ се, А

Рис 8 Робочі характеристики імпульсного МБК четирехмілліметрового діапазону, що працює на коливаннях (π / 2) – виду

Fig 8 Operation characteristics puise МБК the four – miiiimeter range woriiing on (π / 2) – mode osciiiations

У таблЗ наведено параметри експериментальних імпульсних МБК МДВ, що працюють на коливання не Л -виду Характеристики представлених базових конструкцій були покладені в основу при розробці і створенні безлічі модифікацій імпульсних МБК, які працюють з повітряним або рідинним охолодженням, в режимі довгих імпульсів [6]

Таблиця 3

Table 3

Я, мм

В, мТ

СП

– ^ Тах ^ Вт

^ Тах

8,2

850

21

40

170

21

6,8

700

24

35

120

17

4,1

810

18,7

23

30

7

3,1

750

18

20

20

10

2,2

700

12,7

11,5

10

7

32 Деякі особливості роботи МПВ МДВ з холодним ВЕК в режимі просторової гармоніки

Вище вказувалося, що в МПВ МДВ з ДТК і основним холодним ВЕК, що працюють на третьому виді коливань була отримана потужність не більше 50 кВт в 8-міліметровому діапазоні На четвертому вигляді коливань потужність в деяких експериментальних зразках магнетронов досягала 100 кВт, проте ККД не перевищував 20% Збільшення потужності вихідного сигналу при генерації на четвертому вигляді коливань обумовлено підвищенням робочих напруг і анодних струмів

В експерименті показано, що зі збільшенням крутизни фронту імпульсу напруги перехід з одного виду коливань на інший відбувається при меншому робочому струмі МБК МДВ Процес формування фронту імпульсу напруги супроводжується появою викиду (Каспій), амплітуда якого залежить від крутизни фронту На цьому викиді напруги першого збуджується четвертий вид коливань У табл4 наведені значення крутизни фронту S, амплітуди викиду AU напруги і величини струму inepex, при якій відбувається перехід з третього на четвертий вид коливань на плоскій частині імпульсу для двох значень робочого магнітного поля

Таблиця 4 Table 4

В, мТл

S, кВ / мкс

Δί/,κΒ

^ Перех

240

0,15

18

580

330

0,2

17

600

0,8

15

288

0,1

14,5

650

400

0,8

11,5

566

1,5

12,5

Згідно табл4, збільшення амплітуди викиду супроводжується зменшенням максимального анодного струму робочого виду коливань на плоскій частині імпульсу Відповідно, зменшується і вихідна потужність У деяких випадках зменшення потужності досягає 30% Звідси випливає вимога ретельного узгодження характеристик магнетрона і модулятора

Висновки, викладені в [4], про розширення областей генерації по магнітному полю при збільшенні діаметру катода, були підтверджені результатами експериментальних досліджень, що дало можливість відсунути межі переходу з одного виду на суміжний вид у бік збільшення робочого струму Таким чином, розширення областей генерації, якого досягають шляхом збільшення відносини

с = Гс / гд з дотриманням достатньої рівномірності магнітного поля в просторі взаємодії та оптимальної крутизни переднього фронту імпульсу напруги, забезпечує ефективну роботу магнетрона на просторової гармоніці на обраному виді коливань Про це свідчать робочі характеристики МПВ МДВ з ДТК і холодним ВЕК двох-і четирехмілліметрового діапазонів хвиль

Вище було відзначено, що важливою для практичних застосувань МПВ МДВ з ДТК і холодним ВЕК є їх здатність працювати при великих рівнях середньої потужності В експериментальних зразках магнетронов отримана середня потужність Р ^ р =% ОВт при шпаруватості 285 на хвилі 8мм У

табл 5 представлені характеристики МБК МДВ з холодним ВЕК при зміні скважности З таблиці 5 видно, що при фіксованій тривалості імпульсу вихідні характеристики магнетронів з холодним

ВЕК практично не залежать від шпаруватості _

Таблиця 5

Table 5

1

Ft

Ua·

кВ

Ια·

А

Рср

кВт

^ Тах %

665

16,5

5

33,6

27

400

16,7

5

53,5

25,6

285

16,7

5

78

26,6

Магнетрони з холодним ВЕК 8-міліметрового і 3-міліметрового діапазонів були випробувані з метою визначення ресурсу працездатності до відмови Випробування магнетрона 8-міліметрового діапазону тривали 2000 год, магнетрона 3 – міліметрового діапазону – більше 15000 ч

Час готовності МПВ МДВ з ДТК і основним холодним ВЕК порівняно невелике Через 20 – 30 с після включення напруження ДТК і подачі імпульсу анодної напруги генератори забезпечують паспортні характеристики Величину нестабільності частоти вихідного сигналу таких магнетронів від імпульсу до імпульсу вимірювали інтерферометріче-ським методом В експериментальних зразках генераторів 8-міліметрового діапазону нестабільність частоти складає приблизно 2-10 ® Тремтіння переднього фронту імпульсу анодного струму і ВЧ імпульсу не перевищувало 2-3 ні

33 МБК середньої потужності МДВ

Вище показано, що вирішення проблеми, повязаної з розсіюванням потужності зворотної бомбардування катода при роботі з підвищеним коефіцієнтом заповнення, може бути успішно реалізовано шляхом застосування холодного ВЕК в якості основного джерела робочого струму МПВ з ДТК При характерних для магнетронів короткохвильової частини МДВ щільностях імпульсного робочого струму ~ 100А/см ^ та середнього робочого струму -100 мА / см ^ в Як матеріал ВЕК може бути застосована платина, або інший чистий метал з досить високим КВЕЕ Застосування чистого металу як матеріалу емітера електронів дозволяє радикальним чином вирішити проблему розсіювання ВЕК потужності зворотної бомбардування за рахунок його ефективного охолодження Відомо, що термін служби емітерів з платини в приладах М-типу може досягати 100 000 ч [44]

В результаті розробок створено кілька типів МБК, основні параметри яких представлені в табл 6 У таблиці наведені усереднені параметри магнетронів У всіх конструкціях представлених типів МБК в застосовані анодні блоки діаметром = 2,6 мм Магнетрони працюють в

режимі взаємодії електронів з полем першого негативною просторової гармоніки виду

N                                             N

коливань ——– 1 або ———- 2 Товщина ламелі в

4                                               4

періодичних ЗС анодних блоків всіх представлених в таблиці типів МБК дорівнювала 0,1 мм Висновок енергії в навантаження здійснювався через трансформатор і стандартний хвилевід (2,4 X 1,2) мм ^ із слюдяним вакуумним ущільненням

Таблиця 6

Table 6

Параметри

Тип магнетрона

1

2

3

4

Число резонаторів

28

24

24

24

Номер виду коливань

6

4

5

5

Висота анода, мм

2

3

3

3

Діаметр катода, мм

155

157

145

152

Анодне на-пряж, КВ

6,5

85

92

10,5

Струм в імп, А

5

6

8

10

Потужність в імп, КВт

0,4

15

15

4

Рис 9 Конструкція вузла холодного ВЕК

Fig 9 Design of unit cold SEC

Bee МБК середньої і малої потужності мають уніфіковану компоновку Холодний ВЕК і ДТК, встановлені кожен на відповідному торці анодного блоку

Рис 10 Термоелектронний катод з танталові стрічковим підігрівачем

Fig 10 The thermionic cathode with a tantalic tape heater

Конструкція вузла холодного ВЕК показана на рис

9 Емітер ВЕК у вигляді фольги 1 з чистої платини (Pt) паяють мідно-золотим припоєм на мідний керн

2, який впаяний в трубку 4 з ковара Для відводу тепла, яке виділяється на ВЕК, служить мідний стрижень Зс радіатором 5 Така конструкція вузла ВЕК дозволяє усунути зміщення емітера уздовж осі в процесі роботи МБК

ΛΙ2Ο2, а порожнина заповнюється порошком 4 ^ ^ 2 ^ 3 Потужність розжарення таких катодів становила близько

Рис 11 ДТК МБК МДВ з молібденовим корпусом і алундові ізоляцією підігрівача

Fig 11 LTC LCM MMWR with molybdenum body and Al ^ O ^ isolation of a heater ДТК другого типу (рис 11) мають молібденовий корпус 5, в якому встановлений емітер 1 і вольф-рам-ренієвий підігрівач 2 Підігрівач ізольований від корпусу керамічної трубкою 3 з

У будь-якому з чотирьох типів МБК (табл6) можуть бути застосовані ДТК одного з двох типів У катодах першого типу (рис 10) нагрів емітера 1, який завальцован в танталові чашечку 2, здійснюють за допомогою стрічкового підігрівача 3 з танталу Підігрівач виконує також функцію утримувача ДТК Потужність розжарення катодів цього типу становить близько 4 Вт при використанні емітерів з вольфрамової губки, просоченої алюмінатом барію Застосування осмірованних емітерів ДТК дозволяє зменшити потужність розжарення Однак, як виявилося, невелика потужність напруження і високий КВВЕ таких катодів тягнуть за собою нестійку роботу магнетронов протягом сотень годин і потреба коригування напруги напруження

10 Вт З катодами такого типу магнетрони працювали 1000 і більше годин без перерви при незмінній напрузі розжарення

Всі типи магнетронів (табл6) мають примусове повітряне охолодження анода і катода Магнетрон четвертого типу має також варіант конструкції з рідинним охолодженням

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р