Магнетрон Советский патент 1979 года по МПК H01J25/50 H01J25/58 H01J23/32 

(54) МАГНЕТРОН

Изобретение относится к многорезона торным магнетронам для коротковолновой части СВЧ-диапазона, в частности к магнетронам, работающим на видах колебаний, отличных от П О- и n-ILИзвестны магнетроны, в которых для повышения КПД и выходной мощности путем увеличения связи резонаторной системы с нагрузкой энергия выводится из двух резонаторов l . В этих конст рукциях коаксиальный выходной волновод связан с резонаторной системой двумя симметричными щелями или петлями, рас положенными в смежных резонаторах, колебания в которых противофазны. Существенным условием в этом случае является работа магнетрона на 1C -виде колебаний. В мощном многсрезонаторном магнетроне непрерывного действия энергия выводится из ряда равностоящих один от другого резонаторов по отдельным каналам 2 , Это целесообразно, когда мощность колебаний нужно распределить между несколькими нагрузками. В конструкции магнетрона с направленной связью изогнутый выходной волновод- своей кольцевой частью, огибающей р(езонаторную систему магнетрона, связан с несколькими резонаторами. Фаза волны в волноводе должна быть согласована с фазой колебаний резонаторов, подключенных к волноводу . Это условие исключает возможность подключения смежных резонаторов и делает конструкцию громоздкой. Ближайшим прототипом изобретения является магнетрон, содержащий равнорезонаторную колебательную систему, состоящую из чередующихся резонаторов двух групп - четных и нечетных, и выходной волновод, связанный с резонатором одной из групп PI . Зти магнетроны, в отличие от классических, работающих на IC -виде колебаний, используют -вид колебаний. обладающий дублетной структурой. Это означает, что в резонаторной системе возможны два распределения высокочастотного поля, соответствующие двуМ составляющим частотного дублета. Разделение, резонаторов -колебательной системы на две группы чередующихся нечетных и четных резонаторов условно. Для рабочего -вида колебаний энергия каждой из составлягадих дублета запасена, главным образом, в соответствующей ей одной из групп резонаторов. Поэтому выходной волновод, подклк ченный к резонатору одной из групп, например нечетному, оказывается связанным только с одной из состоящих дублета,что в значительной мере ограни чивает полноту использования возможностей магнетронного генератора. Цель настоящего изобретения - повы шение -коэффициента полезного действия и выходной мощности таких магнетронов путем осуществления связи высокочасто ной нагрузки с обеими составляющими ду блета. Поставленная дель достигается введением в магнетрон дополнительного вол новода, связанного с резонатором друго группы, причем выраженная и радианах разность электрических длин волноводов равна сдвигу фазы между колебаниями нечетного и четного резонаторов, связан ных этими волноводами. Выходной и фазирующий волноводы выполнены в виде параллельных прямоугольных волноводов, имеющих общую щирокую стенку. Выходной и фазирукадий волноводы связаны со смежными резонаторами. На фиг. 1 изображен магнетрон, работающий на 2. -виде колебаний первой отрицательной пространственной гармони на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Магнетрон содержит равнорезонаторн колебательную систему 1, выходной волновод 2, дополнительней волновод 3 и магнитную систему с полюсами 4, 5. Выходной и дополнительный волноводы 2, 3 имеют общую широкую стенку и через отверстия 7 и согласующие трансформаторы 8 связаны со смежным резонаторами колебательной системы 1. При работе магнетрона на -виде колебаний возбуждаются электромагнитн колебания, являюи иеся суперпозицией .обеих составляющих дублета, энергия од ной из которых запасается в нечетных резонаторах, а другой - в четных. Выво 6 24 энергии из нечетного и четного резонаторов осуществляется через выходной 2 и дополнительный волноводы 3, включенные параллельно. Для обеспечения синфазности волноводных волн, приходящих в место их параллельного соединения, параметры волноводов взяты такими, что разность их электрических длин, выраженная в радианах 2icfe--kl. ф равна сдвигу фазы между подключенными нечетным и четным резонаторами 0 + П1% гдёЬцИ Ьф - длины выходного и фазирующего волноводов; их волноводные длины волн; in - число резонаторов между подключенными к волноводам резонаторами по кратчайшему пути. Таким образрм, если в магнетроне с одним выходномВОЛНОВОДОМ 2 высокочастотная нагрузка эффективно связана только с одной из составлягадих дублета, то в предлагаемом магнетроне благодаря дополнительному волноводу 3 в нагрузку поступает сумма мощностей от обеих составляющих. Благодаря более полному использованию волновой энергии, запасаемой в резонаторной системе 1, повышается КПД магнетрона и, следова.тельно, его выходная мощность. Если электрическая длина дополнительного волновода 3, например, меньше электрической длины выходного волновода 2, то для обеспечения условия фазировки фаза колебания четного подключенного резонатора должна отставать от фазы подключенного нечетного резонатора. Это происходит в том случае, когда направление азимутального вращения волны рабочего вида колебаний резонаторной системы 1 совпадает с направлением поворота от нечетного подключенного резонатора к четному по кратчайшему пути. Направление же вращения электронного блока, которое должно совпадать с направлением вращения обратной пространственной гармоники, будет противоположным. Ориентация магнитного поля, необходимая для такого направления вращения электронного блока, определяется в соответствии с правилом левой руки. В соответствии с этим правилом направление от северного магнитного полюса 4 к южному 5

должно совпадать с поступательным движением помещаемого по оси правого винта при вращении его головки от дополнительного волновода 3 к выход. ному 2 по кратчайшему пути. При обратном направлении магнитного поля необходимая фазировка колебаний в волноводах 2, 3 .Не выполняется и мощность в нагрузку практически не поступает.

Выполнение выходного и фазирующего волноводов 2, 3 в виде прямоугольных волноводов разного поперечного сечения, но одинаковой длины с общей широкой стенкой 6 и подключение их к смежным резонаторам позволяет упростить конструкцию магнетрона и облегчить технологию, его изготовления.

Замена таким прибором известных конструкций магнетронов существе.нно улучшит характеристики соответствукщей аппаратуры.

Формула изобретения

ИЗ групп, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и выходной мощности, в него введен дополнительный волновод, связанный с резонаторами другой группы, причем разность электрических длин обоих волноводов равна сдвигу фазы между колебаниями четного и нечетного резонаторе, связанных с ними.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

L Патент США,№ 281779О, кл. 315-39.53, 10.09.57.

/I «««. f

А- Г

f 4