Магнетрон, электровакуумный прибор СВЧ, мощный генератор электромагнитных волн сантиметрового диапазона. Принцип действия магнетрона основан на торможении электронов в электрических и магнитных полях. Используется главным образом в устройствах радиолокации, а также в нагревательных установках сверхвысокой частоты.

Впервые термин «магнетрон» был предложен А. Халлом, который в 1921 году, опубликовал результаты теоретических и экспериментальных исследований работы прибора и предложил ряд конструкций магнетрона. Генерирование электромагнитных колебаний в дециметровом диапазоне волн с помощью магнетрона в 1924 запатентовал чехословацкий физик А. Жачек. В 40-х годах под руководством М. А. Бонч-Бруевича была разработана конструкция многорезонаторного магнетрона, что позволило значительно увеличить выходную мощность.

По своей принципиальной схеме магнетрон представляет собой двухэлектродную лампу, помещённую в магнитное поле. Анод лампы — медный цилиндр, в центральной части которого высверлено круглое широкое отверстие. По периферии центрального отверстия высверлено несколько одинаковых цилиндрических отверстий меньшего диаметра, которые представляют собой камеры объёмных резонаторов. Каждый такой объёмный резонатор имеет щель, соединяющую его с центральным отверстием анода.

По оси центрального отверстия анодного блока расположен подогревательный катод с высокой эмиссионной способностью. Нить накала катода соединяется с источником питания специальными выводами. Предусмотрен также отдельный вывод для выхода энергии высокочастотных колебаний из камер объёмных контуров.

К торцам анодного блока магнетрона привариваются медные крышки. Внутри анода создаётся вакуум. Для лучшего охлаждения корпус блока имеет на внешней поверхности ребристые радиаторы.

Принцип действия магнетронного генератора основан на возбуждении колебаний в объёмных резонаторах. Для этого между анодом и катодом прибора прикладывается высокое напряжение, положительный полюс которого соединен с анодом. Кроме того, весь блок в целом помещается в сильное магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами.

В результате электроны, вылетающие из катода, находятся под воздействием двух сил: одна сила, обусловленная наличием электрического поля, заставляет электроны двигаться в радиальном направлении; другая, обусловленная наличием магнитного поля, заставляет электроны искривлять свою траекторию.

Подбирая величину электрического поля и величину магнитного поля, можно добиться такого положения, когда электроны, вылетевшие с катода, описав окружность, будут проходить вблизи анода, после чего снова возвращаться на катод. При этом лишь незначительная часть излучённых электронов попадает на анод, в то время как большая их часть возвращается в область катода.

Около анода создаётся условие динамического равновесия, при котором возвращающиеся к катоду электроны заменяются вновь вылетевшими. Так как электроны непрерывным потоком двигаются от катода к аноду, возле анода, около щелей объёмных резонаторов образуется вращающийся пространственный заряд кольцевой формы. Двигаясь по окружности центрального отверстия анодного блока, электроны проходят около щелей объёмных резонаторов. Благодаря этому в каждом объёмном резонаторе возбуждаются, а затем поддерживаются незатухающие высокочастотные колебания.

Энергию высокочастотных колебаний из магнетрона в большинстве случаев выводят при помощи витка провода, помещённого в полость одного из резонаторов. Другой конец витка соединяется с коаксиальной линией или с волноводом, по которой энергия и передаётся в антенну.

Магнетроны могут работать на различных частотах от 0,5 до 100 ГГц, с мощностями от нескольких Вт до десятков кВт в непрерывном режиме. В импульсном режиме магнетроны, способные развивать огромную мощность до 5 МВт и нашли широкое применение в современной в современной радиолокационной технике.

В настоящее время становится важной проблема миниатюризации электронных приборов СВЧ. Бурное развитие полупроводниковой электроники СВЧ способствует решению этой проблемы. Однако важным является и создание миниатюрных и высоконадежных электровакуумных приборов СВЧ.

В современной радиолокационной технике нашли широкое применение магнетроны МИ-29, МИ-99А , МИ-119, МИ-279А1 и другие.

Источник: www.eandc.ru