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微波磁控管的工作原理

微波磁控管的工作原理
  微波磁控管通常工作在π模,相鄰兩個諧振腔腔口處微波電場相位正好相差180°,即微波電場方向正好相反(圖2)。雖然這種微波場為駐波場,但在π模的情況下,相當于兩個相同的微波場在圓周上沿相反的方向運動,兩個場的相速值相等。從陰極發射出的電子在正交電磁場作用下作輪擺線運動。調節直流電壓和恒定磁場,使電子在圓周方向的平均漂移速度v=E/B正好等于在其方向上運動的一個微波場的相速v(式中E是直流電壓在互作用空間產生的直流電場平均值,B為軸向恒定磁感應強度),電子就可以與微波場作同步運動。在同步運動過程中,處在微波減速場中的那部分電子將自己的直流位能逐漸交給微波場,并向陽極靠攏,*后為陽極所收集。這部分電子向微波場轉移能量,有利于在磁控管中建立穩定的微波振蕩,故稱為有利電子。處在微波加速場的那部分電子從微波場獲得能量并向陰極運動,*后打在陰極上。這部分電子稱為不利電子。不利電子在回轟陰極時打出大量的次級電子,使互作用空間電子的數量因之增加。*大減速場區是電子的群聚中心。在它兩旁的電子都受到向這個群聚中心靠攏的力而向群聚中心運動。*大加速場區是電子的散聚中心,附近的電子都受到背離散聚中心的力,分別向左右兩邊運動,轉化為有利電子。這樣,在振蕩建立過程中不利電子越來越少,有利電子越來越多,并向群聚中心集中,逐步在互作用空間形成輪輻狀電子云。這種處于不同相位下的電子在互作用空間自動群聚成輪輻狀電子云的現象,稱為自動相位聚焦。在互作用空間的微波場,隨著遠離陽極表面而指數衰減。因此,在陰極表面的微波場極弱,對電子的群聚作用極小,在陰極附近不會形成明顯的電子輪輻,而是形成幾乎均勻分布的電子輪轂。 微波磁控管在互作用空間的電子中有利電子占絕大多數,而且均在向陽極運動過程中,有利電子回旋的時間又較長,它們能夠充分地將直流位能輪換成微波能量;回轟陰極的電子比較少,而且它們從陰極發射后不久就打在陰極上,因而從微波場吸收能量也較少。這樣,互作用空間全部電子與微波場相互作用的總的效果是,電子將直流位能交給微波場,在磁控管中建立起穩定的微波振蕩。
  
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