МАГНЕТРОН С ДЛИННЫМ АНОДОМ

Изобретение относится к области конструирования мощных СВЧ приборов магнетронного типа.
Известны магнетроны с длинным анодом, обеспечивающие высокие значения выходной мощности за счет многократного увеличения поверхности катода.
Ближайшим прототипом изобретения является магнетрон с длинным анодом, в котором осевые размеры анода, включающего резонаторную систему, и катода превышают длину волны в свободном пространстве. (Бут.Магнетроны с длинным анодом. Электронные сверхвысокочастотные приборы со скрещенными полями. Пер. с англ. под ред. М.М.Федорова, т.2. - М. Изд. иностр. лит-ры, 1961, стр.236-248.). Их недостатком является большой вес магнитной системы. Известны также реверсные фокусирующие системы на постоянных магнитах, имеющие хорошие весогабаритные характеристики, но до сих пор не известны способы их применения в приборах М - типа. (И.В.Алямовский. Электронные пучки и электронные пушки. М, Изд.-во «Советское радио», 1966 г., стр.145-172).
Техническая задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в улучшении массогабаритных характеристик мощных магнетронов.
Технический результат от применения изобретения заключается в использовании в магнетроне с длинным анодом реверсной магнитной системы.
Указанный технический результат достигается в настоящем изобретении, согласно которому в магнетроне с длинным анодом, в котором осевые размеры анода, включающего резонаторную систему, и катода превышают длину волны в свободном пространстве, резонаторная система представляет собой многопроводную линию, периодически нагруженную в осевом направлении емкостными и индуктивными элементами, и поперечными к оси плоскостями разбита на одинаковые секции, состоящие каждая из К осевых периодов структуры (К=1, 2, 3,....), в каждый осевой период входит один емкостной в виде парных связок и один индуктивный элемент, при
этом индуктивные элементы, лежащие в плоскостях, ограничивающих секции, изготовлены из магнитомягкого материала, выполняя роль магнитопроводов, к которым присоединены постоянные магниты с радиальной или осевой намагниченностью, полярность которой на соседних магнитопроводах меняется на противоположную, а в конструкцию катода введены кольца, изготовленные из магнитомягкого материала и расположенные в тех же поперечных плоскостях.
На чертеже представлена конструкция магнетрона.
Магнетрон включает соосные анод 1 и катод 2. Анод состоит из резонаторной системы 3 и вывода энергии 4. Резонаторная система с длиной вдоль оси, большей длины волны в свободном пространстве, представляет собой многопроводную линию, состоящую из эквидистантно расположенных одинаковых штырей 5, периодически нагруженную в осевом направлении емкостными элементами - парными кольцевыми связками 6 и индуктивными элементами - закоротками 7, соединяющими многопроводную линию с экраном 8, являющимся вакуумной оболочкой. Резонаторная система разбита на секции 9, состоящие из двух (К=2) осевых периодов каждая. Закоротки 10, ограничивающие секции, выполнены из магнитомягкого материала, и выполняют функцию магнитопроводов. К ним присоединены вневакуумные магнитопроводы 11 и обоймы 12, содержащие постоянные магниты 13 с радиальным намагничиванием. Вектор намагниченности в соседних обоймах - противоположной направленности. Катод представляет собой несущую трубу 14, на которой с применением дисков 15 смонтированы керны 16 с нанесенным на последние эмиссионным материалом. К тем же дискам прикреплены кольца из магнитомягкого материала (полюсные наконечники) 17, размещенные в тех же поперечных сечениях, что и магнитопроводы. Катодный узел в месте ввода анодного напряжения 18 присоединен к аноду через керамический изолятор 19, являющийся вакуумной оболочкой магнетрона. На противоположном конце катодный узел центрируется по отношению к аноду внутривакуумным изолятором 20. Для простоты изображения катодный подогреватель и система охлаждения катода, размещаемая в полости 21, на рисунке не показаны. Охлаждение катодного узла требуется в тех случаях, когда рабочая температура катодного материала выше точки Кюри материала полюсных наконечников.
Пространство взаимодействия магнетрона состоит из нескольких областей, характеризующихся одинаковой конфигурацией магнитного поля. Каждая из этих областей включает зоны как с почти однородным полем, направленным вдоль оси, так и зоны с существенно неоднородным полем, расположенные вблизи полюсных наконечников 17. При подаче на катод отрицательного напряжения, равного рабочему, и
при рабочей температуре катодной поверхности зоны пространства взаимодействия с однородным, направленным вдоль оси магнитным полем будут функционировать как парциальные магнетроны. Так как магнитная индукция в каждом из этих магнетронов одинакова, то, поскольку резонаторная система этих магнетронов едина, они будут генерировать на общую нагрузку на одной - рабочей - частоте.
Масса реверсной магнитной системы во много раз меньше веса магнитной системы, создающей однонаправленное магнитное поле той же величины в магнитном зазоре, равном сумме магнитных зазоров реверсной системы. За счет этого достигается значительное улучшение массогабаритных характеристик магнетрона с длинным анодом.