Современные импульсные магнетроны

МагнетроныНоменклатура импульсных магнетронов, выпускаемых за рубежом, из года в год растет в связи с освоением новых участков диапазона частот, повышением уровня выходной мощности и совершенствованием конструкции магнетронов. В последнее время особенно заметен рост количества типов перестраиваемых магнетронов.

Судя по каталогам иностранных фирм, за рубежом выпускается более 300 типов импульсных магнетронов, рассчитанных для работы в диапазоне волн от 3 мм до 30 см. Среди них насчитывается более 100 типов перестраиваемых магнетронов.

Одна из крупнейших в США по производству магнетронов фирма Raytheon выпускает более 100 типов импульсных магнетронов. Около 50 типов магнетронов выпускается также крупнейшей в Англии фирмой English Electric.

Среди рекламируемых иностранными фирмами магнетронов имеется большое число устаревших типов, выпуск которых, по-видимому, вызывается только потребностями эксплуатации старой радиоэлектронной аппаратуры.

О современном уровне зарубежных импульсных магнетронов позволяют судить опубликованные в литературе данные об их выходной мощности, длительности импульсов, пределах перестройки частоты и сроке службы.

 

Максимальный уровень импульсной мощности магнетронов, освоенных к настоящему времени в серийном производстве, составляет 10 Мет на волне 23 см, 5 Мет на волне 10 см и 1 Мет на волне 3 см.

Однако достигнутый в серийном производстве уровень мощности не является предельным для магнетронов. В докладе на Международном конгрессе по микроволновым лампам, состоявшемся в Лондоне в мае 1958 г., указывалось на возможность практического осуществления магнетронов с выходной мощностью в импульсе порядка 30 Мет.

Самым мощным среди современных магнетронов является магнетрон типа WL-6285, разработанный в США еще в 1953 г. Он имеет выходную мощность в импульсе более 10 Мет при средней мощности порядка 17 кет и надежно работает при длительности импульса до 10 мксек. В магнетроне WL-6285 применен металлокерамический катод из смеси тория и молибденового порошка.

Диапазон механической перестройки

Катод обеспечивает устойчивую работу магнетрона при импульсном анодном напряжении около 70 кв и импульсном токе порядка 380 а.

Как утверждает фирма Westinghouse, радиолокатор с магнетроном WL-6285 является самым мощным из когда-либо находившихся в эксплуатации. Этот радиолокатор, установленный на крейсере ВМФ США, обнаруживает цели на расстоянии свыше 650 км.

В миллиметровом диапазоне волн наиболее мощными магнетронами являются магнетроны, экспериментальные образцы которых были разработаны в Колумбийском университете еще в 1956 г. Магнетроны на длине волны 6 мм отдавали в импульсе мощность до 170 кет, а на волне 3 мм - до 20 кет.

Зарубежные магнетроны рассчитаны в основном для работы при длительности импульсов   порядка 1 мксек, однако большое число современных магнетронов допускает работу при длительностях импульса 2, 4, 5 и 10 мксек.

Диапазон механической перестройки частоты импульсных магнетронов, выпускаемых иностранными фирмами, обычно лежит в пределах 5-7%.

У некоторых маломощных импульсных магнетронов, подобных магнетрону МА-208, диапазон механической перестройки частоты может достигать 15% и более.

Срок службы подавляющего большинства типов зарубежных импульсных магнетронов составляет 500 час, а у некоторых типов превышает 1000 час.

Как видно довольно значительные сроки службы имеют и некоторые сверхмощные импульсные магнетроны, а также магнетроны миллиметрового диапазона волн.

Для обеспечения надежной работы в аппаратуре рабочий режим магнетронов выбирается, как правило, несколько ниже их максимальных возможностей.

Современные импульсные магнетроны по своему конструктивному выполнению классифицируются следующим образом.

По способу перестройки частоты они делятся на фиксированные и перестраиваемые.

Современные импульсные магнетроны

Перестройка частоты производится преимущественно механическим способом с помощью специальных механизмов или гидравлически. В настоящее время за рубежом предпринимаются попытки создания магнетронов с электронной перестройкой частоты, однако этот способ перестройки получил практическое применение пока только для маломощных магнетронов.

По способу сопряжения с магнитными системами магнетроны делятся на пакетированные и непакетированные. В пакетированных магнетронах постоянные магниты являются их неотъемлемой частью. В непакетированном выполнении магнетроны могут использоваться как с постоянными магнитами, так и с электромагнитами.

По способу охлаждения различают магнетроны с естественным и принудительным охлаждением. Для охлаждения обычно используется воздух или вода.

По типу вывода высокочастотной энергии различают магнетроны с коаксиальным, волноводным и волноводно-коаксиальным выводами. Волноводные выводы энергии применяются преимущественно в миллиметровом и коротковолновой части сантиметрового диапазонов волн.

Характерные для современных импульсных магнетронов примеры конструктивного оформления приведены ниже.

Внешний вид пакетированного импульсного магнетрона  диапазона с волноводным выводом энергии и воздушным охлаждением. Магнетрон типа 4J52A выпускается фирмой English Electric и является аналогом американского магнетрона с таким же обозначением. Этот магнетрон имеет мощность в импульсе 80 кет при анодном напряжении 16 кв, длительности импульса 5 мксек и частоте повторения 200.

Магнетрон М506А выпускается также фирмой English Electric и обеспечивает выходную мощность в импульсе 150 кет при длительности импульса 2 мксек и средней мощности 150 вт.

Штуцеры водяного охлаждения видны в средней части рисунка. Высокочастотный вывод энергии магнетрона приспособлен для возбуждения волновода.

Импульсные магнетроны   как   источники мощных сверхвысокочастотных колебаний сыграли   решающую роль в развитии радиолокационной аппаратуры и, безусловно, еще длительное время будут широко применяться в радиоэлектронике.