16001C

5.8 Магнетрон

5.8.1 Требования к конструкции магнетрона

Сердцем микроволновой печи является магнетрон – источник сверхвысоких частотных волн (СВЧВ), которые в свою очередь являются результатом волнового излучения движения электронов. Как известно, геометрические размеры колебательных систем, создающих СВЧ поля, управляющие потоком электронов в лампе (магнетроне), оказываются соизмеримы с длиной волны СВЧ поля. Тонкие проводники, применяемые в обычных радиолампах для подсоединения колебательного контура, находящегося вне вакуумной колбы, к электродам лампы внутри колбы, обладают значительным активным и реактивным сопротивлениями и препятствуют прохождению по ним СВЧ токов.

Соизмеримость размеров колебательных систем с длиной волны электромагнитного поля обуславливается тем, что с возрастанием частоты емкости конденсаторов и индуктивности катушек постепенно уменьшаются, пока они не вырождаются совсем: катушка – в виток или часть витка, а конденсатор, как элемент контура исчезает вовсе – его с успехом заменяют межэлектродные емкости и емкости монтажа. Поэтому вместо традиционных LC-контуров используется конструкция самой лампы в виде замкнутых резонирующих объемов, геометрические размеры которых специально рассчитываются на генерирование определенных СВЧ волн, т.е. геометрические размеры конструкции ламп сравнимы с длинами волн.

Таким образом, параметры R, L, C надо сделать у конструктивных элементов, как можно меньше.

Так, для частоты f = 2000 кГц длина волны определяется по следующей формуле:

Вследствие этого вводы электродов магнетрона представляют собой металлические поверхности, обладающие малыми индуктивностями, малыми емкостями и очень малыми омическими сопротивлениями. Ввод катода обычно осуществляется в виде цилиндра большого диаметра, сетка в виде широкого диска, анод в виде толстого стержня. Кроме того, очень часто даже электроды лампы при включении их в схему оказываются составными частями металлических стенок соответствующих объемных резонаторов. Но и в этом случае при СВЧ и wL и wС имеют большие значения и подводимое напряжение теряется в этих элементах не доходя до межэлектродных промежутков. Поэтому для обеспечения нормальной работы магнетрона (чтобы он излучал СВЧ волны) необходимо повышенное напряжение питания. Обычно напряжение питания магнетрона составляет более 6 кВ.