磁控管的工作原理和工作原理

磁控管的工作原理和工作原理磁控管 - 一种特殊的电子设备，通过调节电子流的速度来产生超高频振荡（微波振荡）。磁控管大大拓展了高频和超高频电流加热的应用领域。

基于相同原理的放大管（platinotrons）、速调管和行波灯不太常见。

磁控管是最先进的高功率微波频率发生器。它是一种真空良好的灯，电子束由电场和磁场控制。它们使得在显着功率下获得非常短的波（高达几分之一厘米）成为可能。

磁控管利用电子在阴极和阳极之间的环形间隙中产生的相互垂直的电场和磁场中的运动。在电极之间施加阳极电压，产生径向电场，在该电场的影响下，从加热的阴极移出的电子冲向阳极。

阳极块放置在电磁铁的两极之间，在沿磁控管轴方向的环形间隙中产生磁场。在磁场的作用下，电子偏离径向，沿着复杂的螺旋轨迹运动。在阴极和阳极之间的空间中，形成了带舌头的旋转电子云，让人联想到带辐条的轮毂。飞过阳极腔谐振器的缝隙时，电子会在其中激发高频振荡。

磁控管阳极单元

米。 1、磁控管阳极块

每个空腔谐振器都是一个具有分布参数的振荡系统。电场集中在槽内，磁场集中在空腔内。

磁控管的输出能量是通过放置在一个或两个以上相邻谐振器中的电感回路实现的。同轴电缆为负载供电。

磁控管装置

米。 2、磁控管装置

微波电流加热是在具有圆形或矩形横截面的波导或体积谐振器中进行的，其中电磁波最简单的形式 TE10 (H10)（在波导中）或 TE101（在空腔谐振器中）。也可以通过向加热物体发射电磁波来进行加热。

磁控管由经过简化的整流电路的整流电流供电。非常低功率的装置可以交流供电。

磁控管可以在 0.5 到 100 GHz 的不同频率下工作，在连续模式下功率从几瓦到几十千瓦，在脉冲模式下功率从 10 瓦到 5 兆瓦，脉冲持续时间主要从几分之一到几十微秒。

微波磁控管

米。 2.微波炉中的磁控管

该设备的简单性和磁控管的相对较低的成本，结合高强度加热和微波电流的多样化应用，为它们在工业、农业的各个领域（例如，在介电加热装置) 和在家里（微波炉）。

磁控管操作

所以是磁控管电灯一种用于产生超高频振荡（在分米波和厘米波范围内）的特殊设计。其特点是使用永久磁场（为灯内电子的运动创造必要的路径），从磁控管由此得名。

多腔磁控管，最早由M. A. Bonch-Bruevich提出，由苏联工程师D. E. Malyarov和N. F. Alekseev实现的多腔磁控管，是电子管与体积谐振器的组合。磁控管中有几个这样的腔谐振器，这就是为什么这种类型被称为多腔或多腔的原因。

多腔磁控管的设计和操作原理如下。该装置的阳极是一个巨大的空心圆柱体，其内表面有许多带孔的空腔（这些空腔是体积谐振器），阴极位于圆柱体的轴线上。

磁控管放置在沿圆柱轴方向的永久磁场中。从该磁场一侧的阴极逸出的电子受到洛伦兹力，这会弯曲电子的路径。

磁控管

选择磁场以使大部分电子沿着不接触阳极的弯曲路径移动。如果设备相机（空腔谐振器）出现电振动（体积的小波动总是由于各种原因而发生，例如，作为打开阳极电压的结果），那么交变电场不仅存在于腔室内部，而且还存在于孔（槽）附近的外部。

在阳极附近飞行的电子落入这些场，并根据场的方向在其中加速或减速。当电子被场加速时，它们从谐振器获取能量，相反，当它们被减速时，它们将部分能量放弃给谐振器。

如果加速和减速电子的数量相同，那么它们平均不会为谐振器提供能量。但是被减速的电子的速度低于它们移动到阳极时的速度。因此，它们不再有足够的能量返回阴极。

相反，那些被谐振器场加速的电子随后拥有的能量大于返回阴极所需的能量。因此，进入第一个谐振器场并在其中加速的电子将返回阴极，而在其中减速的电子将不会返回阴极，而是沿着靠近阳极的弯曲路径移动并下落进入以下谐振器的领域。

在适当的运动速度下（这与谐振器中的振荡频率有某种关系），这些电子将落入第二个谐振器的场中，其中的振荡相位与第一个谐振器的场中相同，因此，在第二个谐振器的场中，它们也会减速。

因此，通过适当选择电子速度，即阳极电压（以及磁场，它不会改变电子的速度，但会改变其方向），有可能实现这样一种情况，即单个电子要么被仅一个谐振器的场加速，或被几个谐振器的场减速。

因此，平均而言，电子为谐振器提供的能量多于它们从谐振器中带走的能量，也就是说，谐振器中发生的振荡将增加，最终将在谐振器中建立恒定振幅的振荡。

我们以简化的方式考虑在谐振器中保持振荡的过程伴随着另一个重要现象，因为电子为了被谐振器的场减慢，必须在特定的振荡阶段飞入该场谐振器，显然是它们必须以非均匀流移动（t。然后它们会随时进入谐振器场，而不是在特定时间，而是以单个束的形式。

为此，整个电子流必须像一颗恒星，其中电子以单独的光束在内部移动，并且整个恒星作为一个整体围绕磁控管的轴旋转，其速度使得它的光束进入每个腔室正确的时刻。在电子束中形成分离束的过程称为相位聚焦并且在谐振器可变场的作用下自动进行。

现代磁控管能够产生高达厘米范围内的最高频率的振动（高达 1 厘米甚至更短的波），并通过连续辐射和脉冲辐射提供高达数百瓦的功率和数百千瓦的功率。