- •1. Исследование тетродного усилителя
- •1.1. Основные теоретические положения
- •1.1.1. Особенности усилителей на тетродах
- •1.1.2. Описание конструкции тетродного усилителя
- •1.1.3. Параметры тетродного усилителя
- •1.2. Описание объекта исследования
- •1.3. Описание измерительной установки
- •1.4. Программа работы и указания к ее выполнению
- •1.5. Содержание отчета
- •1.6. Контрольные вопросы
- •2. Исследование характеристик многорезонаторного усилительного клистр0на
- •2.1. Основные теоретические положения
- •2.1.1. Устройство многорезонаторного клистрона
- •2.1.2. Принцип действия прибора
- •2.1.3. Основные параметры и характеристики клистрона
- •2.2. Описание объекта исследования
- •2.3. Описание измерительной установки
- •2.4. Программа работы и указания к ее выполнению
- •2.5. Содержание отчета
- •2.6. Контрольные вопросы
- •3. Исследование отражательного клистрона
- •3.1. Основные теоретические положения
- •3.1.1. Стационарный режим работы отражательного клистрона
- •3.1.2. Самовозбуждение колебаний
- •3.2. Конструкция отражательного клистрона
- •3.3. Описание измерительной установки
- •3.4. Программа работы и указания по ее выполнению
- •3.5. Содержание отчета
- •3.6. Контрольные вопросы
- •4. Исследование лампы бегущей волны
- •4.1. Основные теоретические положения
- •4.2. Описание конструкции исследуемой лбв
- •4.3. Описание измерительной установки
- •4.4. Программа работы и указания по ее выполнению
- •4.5. Содержание отчета
- •4.6. Контрольные вопросы
- •5. Исследование характеристик лампы обратной волны
- •5.1. Основные теоретические положения
- •5.1.1. Принцип действия лов
- •5.1.2. Основные характеристики лов
- •5.2. Описание объекта исследования
- •5.3. Описание измерительной установки
- •5.4. Программа работы и рекомендации по ее выполнению
- •5.5. Содержание отчета
- •5.6. Контрольные вопросы
- •6. Исследование многорезонаторного магнетрона
- •6.1. Основные теоретические положения
- •6.1.1. Устройство и принцип работы магнетрона
- •6.1.2. Область рабочих режимов магнетрона
- •6.1.3. Кпд магнетрона
- •6.1.4. Рабочие характеристики магнетрона
- •6.2. Описание конструкции многорезонаторного магнетрона
- •6.3. Описание измерительной установки
- •6.4. Программа работы и указания к ее выполнению
- •6.5. Содержание отчета
- •6.6. Контрольные вопросы
- •7. Исследование митрона
- •7.1. Основные теоретические положения
- •7.1.1. Назначение и устройство митрона
- •7.1.2. Принцип работы митрона
- •7.1.3. Рабочие характеристики и параметры митрона
- •7.2. Описание конструкции исследуемого митрона
- •7.3.Описание измерительной установки
- •7.4. Содержание работы
- •7.5. Содержание отчета
- •7.6. Контрольные вопросы
- •8. Исследование магнитных систем приборов о-типа
- •8.1. Основные теоретические положения
- •8.1.1. Типы магнитных систем
- •8.1.2. Магнитная система с однородным полем
- •8.1.3. Магнитная периодическая система
- •8.2. Описание магнитных систем
- •8.2.1. Магнитная система с однородным полем
- •8.2.2. Магнитная система с периодическим полем
- •8.3. Проведение измерений
- •8.4. Компьютерное моделирование магнитных систем
- •8.5. Программа работы и указания по ее выполнению
- •8.6. Содержание отчета
- •8.7. Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Содержание
- •197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5
6.1.2. Область рабочих режимов магнетрона
Передача энергии электронов переменному полю резонаторной системы происходит в процессе петлеобразного, ступенчатого движения электронов от катода к аноду. Очевидно, что процесс передачи энергии будет невозможен и колебания в магнетроне не возникнут, если индукция магнитного поля меньше критической и электроны будут достигать анода, не описывая петель. Расчет дает следующую формулу, связывающую величину критической индукции с геометрией междуэлектродного пространства и приложенной разностью потенциалов [9], [10]:
(6.1)
где – критическая индукция, выраженная в гауссах, и– радиусы катода и анода, выраженные в сантиметрах, – разность потенциалов в вольтах. При заданном значении формула (6.1) позволяет определить критическое значение ускоряющего напряжения . Если , то электроны попадают на анод магнетрона, не описывая петель, и режим генерации невозможен. Зависимость , построенная в соответствии с формулой (6.1) в системе координат ,, носит название параболы критического режима и определяет верхнюю границу области генерации. Вся рабочая область магнетрона изображена на рис. 6.5.
Необходимым условием передачи энергии электронов высокочастотному полю при петлеобразном движении электронов в пространстве взаимодействий является синхронизация азимутального перемещения электронов с изменением высокочастотного поля резонатора. При колебаниях -вида для эффективного многократного взаимодействия «электронов отдачи» с высокочастотным полем они должны перемещаться между средними плоскостями соседних резонаторов за время, равное половине периода высокочастотных колебаний. Среднее расстояние между указанными плоскостями, измеренное на уровне среднего радиуса равно
(6.2)
где – число резонаторов анодного блока. Средняя скорость азимутального движения в скрещенных полях, как известно, определяется отношением напряженности электрического поля к индукции магнитного поля [5]: .
Так как , то
(6.3)
С учетом (6.2) и (6.3) получаем следующее выражение для среднего времени пролета электронов между средними плоскостями соседних резонаторов:
Сформулированное выше условие синхронизации требует, чтобы (– период высокочастотных колебаний), т. е.
Таким образом получаем следующую формулу, выражающую условие синхронизации и возникновения колебаний -вида:
(6.4)
где – частота высокочастотных колебаний.
Из формулы (6.4) нельзя получить значения анодного напряжения и магнитной индукции, соответствующие режиму самовозбуждения магнетрона, однако при любой фиксированной магнитной индукции значения анодного напряжения из (6.4) оказываются выше минимальных и близки к номинальным значениям, при которых параметры магнетрона оптимальны. Поэтому выражение (6.4) обычно используют при выборе электрического режима магнетрона.
Более строгий анализ дает уточненную формулу для потенциала, при котором возникает генерация в магнетроне [11]:
(6.5)
где – масса и заряд электрона. Этот потенциал носит название порогового потенциала. Используя связь между частотой и длиной волны в свободном пространстве, можно переписать формулу (6.5) в следующем удобном для расчета виде [11]:
(6.6)
В этой формуле пороговое напряжение выражено в вольтах, индукция магнитного поля в гауссах, геометрические размеры и длина волны в сантиметрах.
Зависимость от– пороговая прямая показана на рис. 6.5 и определяет нижнюю границу рабочей области магнетрона.