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MG5436 船用雷達(dá)磁控管 EEV 安裝指導(dǎo)

陽極

陽極是磁控管的主要組成之一，它與陰極一起構(gòu)成電子與高頻電磁場相互作用的空間。在恒定磁場和恒定電場的作用下，電子在此空間內(nèi)完成能量轉(zhuǎn)換的任務(wù)。磁控管的陽極除與普通的極管的陽極一樣收集電子外，還對(duì)高頻電磁場的振蕩頻率起著決定性的作用。

陽極由導(dǎo)電良好的金屬材料（如無氧銅）制成，并設(shè)有多個(gè)諧振腔，諧振腔的數(shù)目必須是偶數(shù)，管子的工作頻率越高腔數(shù)越多。

陽極諧振腔的型式常為孔槽形、扇形和槽扇型，陽極上的每一個(gè)小諧振腔相當(dāng)于一個(gè)并聯(lián)的2C振蕩回路。以槽扇型腔為例，可以認(rèn)為腔的槽部分主要構(gòu)成振蕩回路的電容，而其扇形部分主要構(gòu)成振蕩回路的電感。

磁控管的陽極由許多諧振腔耦合在一起，形成一個(gè)復(fù)雜的諧振系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的諧振腔頻率主要決定于每個(gè)小諧振腔的諧振頻率，我們也可以根據(jù)小諧振腔的大小來估計(jì)磁控管的工作頻段。

磁控管的陽極諧振系統(tǒng)除能產(chǎn)生所需要的電磁振蕩外，還能產(chǎn)生不同特性的多種電磁振蕩。為使磁控管穩(wěn)定的工作在所需的模式上，常用隔型帶來隔離干擾模式.隔型帶把陽極翼片一個(gè)間隔一個(gè)地連接起來,以增加工作模式與相鄰干擾模式之間的頻率間隔。

另外,由于經(jīng)能量交換后的電子還具有一定的能量,這些電子打上陽極使陽極溫度升高,陽極收集的電子越多(即電流越大)，或電子的能量越大(能量轉(zhuǎn)換率越低),陽極溫度越高，因此,陽極需有良好的散熱能力。一般情況下功率管采用強(qiáng)迫風(fēng)冷，陽極帶有散熱片.大功率管則多用水冷，陽極上有冷卻水套。 [2]

陰極及其引線

磁控管的陰極即電子的發(fā)射體,又是相互作用空間的一個(gè)組成部分。陰極的性能對(duì)管子的工作特性和壽命影響極大，被視為整個(gè)管子的心臟。

陰極的種類很多，性能各異。連續(xù)波磁控管中常用直熱式陰極，它由鎢絲或純鎢絲繞成螺旋形狀，通電流加熱到規(guī)定溫度后就具有發(fā)射電子的能力。這種陰有加熱時(shí)間短和抗電子轟擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在連續(xù)波磁控管中得到廣泛的應(yīng)用。

此種陰極加熱電流大，要求陰極引線要短而粗，連接部分要接觸良好。大功率管的陰極引線工作時(shí)溫度很高，常用強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱。磁控管工作時(shí)陰極接負(fù)高壓，因此引線部分應(yīng)有良好的絕緣性能并能滿足真空密封的要求。為防止因電子回轟而使陽極過熱，磁控管工作穩(wěn)定后應(yīng)按規(guī)定降低陰極電流以延長使用壽命。

能量輸出器

能量輸出器是把相互作用空間中所產(chǎn)生的微波能輸送到負(fù)載去的裝置。

能量輸出裝置的作用是無損耗，無擊穿地通過微波，保證管子的真空密封，同時(shí)還要做到便于與外部系統(tǒng)相連接。

小功率連續(xù)波磁控管大多采用同軸輸出在陽極諧振腔高頻磁場的地方。放置一個(gè)耦合環(huán)，當(dāng)穿過環(huán)面的磁通量變化時(shí)，將在環(huán)上產(chǎn)生高頻感應(yīng)電流，從而將高頻功率引到環(huán)外。耦合環(huán)面積越大耦合越強(qiáng)。

大功率連續(xù)波磁控管常用軸向能量輸出器，輸出天線通過極靴孔洞連接到陽極翼片上。天線一般做成條狀或圓棒也可為錐體。整個(gè)天線被輸出窗密封。

輸出窗常用低損耗特性的玻璃或陶瓷制成。它必須保證微波能量無損耗的通過和具有良好的真空氣密性。大功率管的輸出窗常用強(qiáng)迫風(fēng)冷來降低由于介質(zhì)損耗所產(chǎn)生的熱量。

MG5436 船用雷達(dá)磁控管 EEV 安裝指導(dǎo)

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磁路系統(tǒng)

磁控管正常工作時(shí)要求有很強(qiáng)的恒定磁場，其磁場感應(yīng)強(qiáng)度一般為數(shù)千高斯。工作頻率越高，所加磁場越強(qiáng)。

磁控管的磁路系統(tǒng)就是產(chǎn)生恒定磁場的裝置。磁路系統(tǒng)分永磁和電磁兩大類。永磁系統(tǒng)一般用于小功率管，磁鋼與管芯牢固合為一體構(gòu)成所謂包裝式。大功率管多用電磁鐵產(chǎn)生磁場，管芯和電磁鐵配合使用，管芯內(nèi)有上、下極靴，以固定磁隙的距離。磁控管工作時(shí)，可以很方便的靠改變磁場強(qiáng)度的大小，來調(diào)整輸出功率和工作頻率。另外，還可以將陽極電流饋入電磁線包以提高管子工作的穩(wěn)定性

多腔磁控管是產(chǎn)生大功率超高頻振蕩的一種高效率微波電子管。

它的陰極一般是由整塊金屬制成的圓柱體，在陽極上開有很多個(gè)諧振腔；由圓柱形熱陰極發(fā)射的電子流受到陽極與陰極間的電場和外加軸向恒定磁場的作用，形成復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡，激勵(lì)諧振腔產(chǎn)生超高頻振蕩；其振蕩的能量一般用置于諧振腔內(nèi)部的耦合環(huán)經(jīng)過同軸線引出；磁控管發(fā)生的脈沖功率可以高達(dá)10Mw。主要用于雷達(dá)發(fā)射機(jī)、微波爐和其他大功率超高頻振蕩器

雷達(dá)

在雷達(dá)組中，磁控管的波導(dǎo)連接到天線。磁控管以非常短的施加電壓脈沖運(yùn)行，從而產(chǎn)生輻射高功率微波能量的短脈沖。與所有主要雷達(dá)系統(tǒng)一樣，分析從目標(biāo)反射的輻射，在屏幕上產(chǎn)生雷達(dá)圖。

磁控管輸出的幾個(gè)特征使雷達(dá)使用該裝置有些問題。這些因素中的第一個(gè)是磁控管的發(fā)射器頻率固有的不穩(wěn)定性。這種不穩(wěn)定性不僅導(dǎo)致從一個(gè)脈沖到下一個(gè)脈沖的頻率偏移，而且還導(dǎo)致單個(gè)發(fā)射脈沖內(nèi)的頻移。第二個(gè)因素是發(fā)射脈沖的能量分布在相對(duì)較寬的頻譜上，這就要求接收機(jī)具有相應(yīng)的寬帶寬。這種寬帶寬允許環(huán)境電噪聲被接收器接收，因此稍微模糊了雷達(dá)回波，從而降低了整個(gè)接收器的信噪比從而表現(xiàn)。第三個(gè)因素取決于應(yīng)用，是使用高功率電磁輻射造成的輻射危害。在一些應(yīng)用中，例如安裝在休閑船上的船用雷達(dá)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)具有2至4千瓦的磁控管輸出的雷達(dá)安裝在乘員或乘客占據(jù)的區(qū)域附近。在實(shí)際使用中，這些因素已經(jīng)被克服，或者僅僅被接受，現(xiàn)在有數(shù)以千計(jì)的磁控管航空和海上雷達(dá)裝置正在服役。航空氣象避雷雷達(dá)和船用雷達(dá)的最新進(jìn)展已經(jīng)成功地取代了半導(dǎo)體磁控管微波振蕩器，具有較窄的輸出頻率范圍。這些允許使用更窄的接收機(jī)帶寬，并且更高的信噪比反過來允許更低的發(fā)射機(jī)功率，減少對(duì)EMR的暴露。 [3]

加熱

在安裝盒中裝有磁鐵的微波爐的磁控管。水平板形成散熱器，由風(fēng)扇的氣流冷卻。磁場是由兩個(gè)強(qiáng)大的環(huán)形磁鐵產(chǎn)生的，其中較低的只是可見的。幾乎所有的現(xiàn)代烘箱磁控管都具有相似的布局和外觀。

在微波爐中，波導(dǎo)通向無線電頻率透明端口進(jìn)入烹飪室。由于腔室的固定尺寸及其與磁控管的物理接近性通常會(huì)在腔室中產(chǎn)生駐波圖案，所以在波導(dǎo)中放置電動(dòng)扇形攪拌器以隨機(jī)化圖案。這對(duì)室內(nèi)較大的物體并不總是有效的，大多數(shù)現(xiàn)代微波爐還包括一個(gè)供食物坐在的旋轉(zhuǎn)臺(tái)，稱為轉(zhuǎn)臺(tái)。 [4]

照明

在諸如硫燈的微波激勵(lì)照明系統(tǒng)中，磁控管將通過波導(dǎo)的微波場提供給包含發(fā)光物質(zhì)（例如，硫，金屬鹵化物等）的照明腔。雖然效率高，但這些燈比其他照明方法復(fù)雜得多，因此不常用。更現(xiàn)代的變體使用HEMT或GaN-on-SiC功率半導(dǎo)體來生成微波，這些微波實(shí)質(zhì)上不太復(fù)雜，并且可以通過使用PID系統(tǒng)來調(diào)整以光輸出。

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