SJ Z 9008.3-1987 微波电子管电性能的测试 第4部分：磁控管.pdf

1、中华人民共和国电子工业推荐性部标电t _ . 电4部分z磁控曾l1 easurement of the electrical properties of m crowave tuhes Part 4 I Magnetron s 1 一般理论5J /Z 9008.3 87 IEC 235 4 (197旨磁控管主要包含圆柱形阴极、同轴扇形阳极它们是藕合谐振结构的端头以及早向同轴磁场必须在电极之间通过)J磁场与阳极电压一起产生电子切向速度，这忡电子切向速度与阳极扇形体上电压驻波所引起的空间谐波场分量之一的咱速接近问步，从而维持m阁。2 一般要求和注意事项除了8.J/Z 9008.2 (工EC235-

2、2)中所规定的一般要求和注意事项及由制造广所作的各种技术特性说明以外，下列要求和注意事项特别适用于磁控管。2. 1 磁场2. 1. 1 带有永久磁钢包装式的必须采用适用的结构没计和工艺规程，预防磁钢退磁或磁场畸变。由于磁控常必须设计得尽可能地体职小垂撞轻，磁钢往往充磁到几乎接近其饱和值，因此很科易退磁。猛烈的冲击如碰撞所引起的或与铁磁材料的缓慢接触，都吁以因此Ifri 引起磁化强度的显著的损耗，以致管子特性V变化。在放磁控管应彼此隔开足够的距离，以防止其相臣作用。最小安全距离通常标点在iTf上或在产品说明书中予以标明。如果没有明确说明的话，则磁控营的最大尺寸千里可取作为安全距离c磁控管应存放在

3、非铁磁材料的架子上。如果一定(不可龄妇地)要用铁磁材料的架于，则管子与铁磁材料之间至少应隔开如上所述的一段Jldh距问。任何铁磁材料靠近磁控管部会使磁场畸场。必须尽最大可能将这种材样安全远寝句:1宵。例如，磁控智的安装板应是非磁性含金。建议在装自己磁控营和在磁钢附近jIj i i其他工作时，只能采用F铁磁材料做成的工中华人志共和型电子工业部198709一14批准哥哥1 祷SJ/Z 9008.8 87 注z 防止磁控管过分靠近测量仪器，以免测量仪器的精度受到影响。2. 1. 2 不带有永久磁钢非包装式的磁怪营极靴之间的磁场应是均匀的。一般地，永久磁钢所用的合金具有非均匀性，这样就会使极靴之间的场

4、发生畸变。所以，磁钢的极靴应用软磁材料做成。磁控管管芯在磁钢中安装时应使其阳极与极靴同在安装磁控管时，阴极引线应最靠近极凯的北极(N极或者按照厂方说明。毗应杳规定的尺寸和规定的间隙宽度以及具有小于一度的表面平行度，如厂方的说明，同轴度不跑过间隙宽度的8%。密度应在一个置于两极中间且位于极轴上的小截面上进行四属。非有其他规定，磁通密度应在规定额定值的8%以内。2. 1. 3 磁场线圈的电果用专门设计电磁铁的磁控管通常以下列方式之一工作z川固定场工作电磁铁的线圈由外部直流电源励陋。( b)串连场工作电磁铁的线!t与阳极串联，并且由通过其上阳极电流励磁。( c)复合场工作电磁场的线圈由阳极电流和外部

5、直流电源两者共同励磁。由于这些工作方式中的每一种都有其本身的特征，且磁控管的特性又依顿于所用的工作方式，所以磁控营应根据厂方说明书中指定的电路进行测试对国定场工作方式，线圈的励磁电流应调到规定值，而对复合工作方式，外部直流电源的内阻和/或开路电压应调到能给出规定的阳槛电流。当使用者希望采用串连场或复合场工作方式时，应遵照制造厂关于这种用蓓的建议，其中包括果用对管子、线圈和电皆为必要的保护电路，以便在线圈发生跳弧时保护管子、钱圈结构和电路，预防电流跳变引起电弧。2. 2 温度条件见SJ/Z9008.2 (工EC285-2)中的2条。2. 3 充压见SJ/Z9008.2 (工EC285-2)中的8

6、条。2. 4 辐射危见SJ/Z9008.2 (工EC285-2)中的4条2. 5 测试设备见SJ/Z9008.2 (工EC285-2)中的1条。必须与符合规定条件的负载柑连接。注意当规定的条件与匹配状况不同时，负载可影响测试，特别是与输出功率和不稳定效应有关的测试.在这种情况下，必须满足下列条件之一事( a )在整个规定的频率范国内，负载的Q值应在规定的商围内p戚(b )磁控管参考平面和负载的损耗部分之间的传输线长度应在制造厂规串2* 2. 6 灯丝电SJ/Z 9008.8 87 定的限度内。在加上阳极电压以后或者在加上阳极电压的表相应地降低灯丝电压或灯丝电流。在整:1:5%以内，或灯丝电流保

7、持在:1:8%以内。内，应立即根据灯丝规范规定的时试期间，灯丝电压额定值应保持在i:t.在具有直热灯丝阴极的磁控管中，其中灯皇室功率和阳极输入功率相比是很小的，为了维挎灯丝温度，采用自动补偿很是必要.2. 7 高压电灯丝加热以后并经过规定的高压延迟时间，然后加上阳极电压并进行调节，以便获得规定的阳极电流。对于脉冲磁控管，阳极电压脉冲的形状必须满足各项规定的测量要求，应包括2(川脉冲宽度，(b)脉冲重复频率，( c)脉冲上升速率，的脉冲下降叶间z( e)波尖上冲h还吁以有如下规定g(f)脉冲电压顶部降落和波纹，( g)脉冲尾部振荡，(h)反峰下冲。对于间热式阴极脉冲磁控管，高压电源的负极接在磁控

8、管阴极一灯丝公共咽，以进免损坏灯丝。同样理由，直接在灯丝二端接上一个大电容量的电容器是个很好的实际z由。对直流电压工作的连续波磁控管，高压电源的内阻应与测量要求的规定相待，且披纹电压百分数不应越过8%。对交流或未撞波的罄流电压工作的连续波磁控营，高压电源开路端电压的和内阻，或阳极电流的峰值和平均值应与规定相符。3 测试方式3. 1 一般测试下述E拇测那明h试式均适用于脉;冲i中t:滥滋;扫艺咛;俨飞e3. 1. 1 平均射频输出功率见SJ/Z3008.2 (工lW2352)中的5.1条。3. 1. 2 频率见SJ/Z9008.2 (工EC2 8 5 2)中的?条。3. 1. 3 调谐串3* S

9、 .T /Z 9008.8 87 觅SJ/Z9008.2 (IEC235-2)中的18和18.1-18.6条。注意事项=调i皆测试应在匹自己负载下进行。3. 1. 4 滞后见S.T/Z 9008.2 (工EC2852)中的18.7条。注滞后测试应，在匹配负载下进行。3. 1. 5 灯丝调制效应见8.1/Z9008.2 (lEC285 2)中的9条。3. 1. 6 频率牵引系数见8J/Z9008.2 (IEC235 2)中的10.1条。注意事项z磁控营的阻抗随反射系数的相位而变化。因此在测试期间，阳极电流应近似地保好不变。3. 1. 7 频率推移系数见8.1/Z9008.2 (王EC2352)中

10、的10.2条。3. 1. 8 寄生振荡见8.1/Z 9 0 0 8. 2 (工EC2852)中的11条。3. 1. 9 频率温度系统见8J/Z9008.2 (工EC2352)申的7.3条。3. 1. 1 0 失控接到一个可调失配负载上。失配负载的驻搜比调到规定的值，且调节电压最小点的位置，以便获得最小输出功率。磁控管在规定的电源电压下工作，在规定的时间内观察阳极电流和输出功率的资化，以便确定是否发生失控。失控可以借助于显示阳极电II和阳极电流关系的示披器方法很万便地进为了观察失控，特别是连续被磁控营的失控，电、内阻不应届过规定剧。3. 1. 1 1 跳模。磁控告接到一个可调失配负载上。失自己负

11、载的驻波比调到路寇的值c碰撞啻工作于周定条件F时，在仓相位上改变也用最小点的位置a跳模通常当频率和/或电压一电流特性和/或输出功率突然南很大的变化时，民J表明lIOl啊。对脉冲磁控臂，跳模可以用颇i毒分析仪进扫现第3;这可以由输出顿谱的揭线与杀波器上显示射频输出功率、阳极电流、阳搬电压为失配柏位和失耻大小的函数J12为flB极电流的函数)的双迹扫描:民A标志出来铃4串S J /Z 9008.3 87 如果不发生突然变化，电压最小点保持在最大输出功率的位置通常这是最容易跳模的位置)，并且如果必要的话，磁控管ciJ在规定的时间内再作进一步的是否会由于，比如阴极温度降低而发生跳模的不稳定性。3. 1

12、. 1 2 低电流阳极电压进行这种测试时，灯丝电压或电流血固定在某一适当低的值上。, 阳极电压从零逐渐增加到获得所需阳极电流值为止。阳极电流选定为满荷工作电流的百分之几通常为5%到10%)。然后测量阳极电压的大小，并应在规定的数值以内。注，这种测试可以代替起振测试，-而起振测试带有主观性，并且由于振荡的起始难以确定.试应按照制造广的说明进行，因为某些磁控管需要专门的阴极加热规范，以避免在测试期由于过度的回轰加热而引起损坏.3. 1. 1 3 电晕和电弧见S.T/Z9008.2 (工EC2352)中的6.6条。试的目的是检查磁控管中的电晕和电弧。电晕和电弧出现在磁控管外部的导电表面上。工作条件按

13、照制造厂使用说明书的规定。除非另有特别规定，其试验程序如下s( a)给置于试验箱中的磁控管加上所需的阳极电压，( b)试验箱中的压力降低到所需要的值，并在此值维持60秒钟，在此期间内，不应出现电晕或电3. 1. 1 4 充压见S.T/Z9008.2 (工EC2852)申的8条。试验目的是检查管子经受高气压而不致损坏的，和为需要的部分提供应力气密封宫。子的零件连接到尺寸的试验箱上，且把压力增加到规定的值。速。如果定范围内，则管子为合格的。注2通常以非工作的管子进 3. 1. 1 5 低/高气压工作试验目的是检查曹子能否在规定环境气压下正常地工作。人或输出系统放在一些合适的机箱中。如果在规定气压条

14、件下能持续正常地工作，则曹子为合格的。3. 1. 1 6 重复启动能力定条件下工作。达到稳定工作状态以后，(断开高压和灯控霄达到了冷态平衡以后，按照规定的程序重新加上电源电压，并且进行检且，以确定规定时间内阳极电流是否达到了起始稳定值的规定百分比。3. 1. 1 7 放射稳定性* 5 串S J/Z 9008.3 87 见S.T/Z9008.2 (工EC2352)中的5.5条。功率和频率以外，跳模也应测定。3. 2 谅冲磁控营的测试3. 2. 1 脉冲测试见SJ/Z9008.2 (工EC2352)中的61-6.6条。3. 2. 2 频谱宽度见SJ/Z9008.2 (工EC2352)中的7 1条。

15、3. 2. 3 脉冲稳定性见SJ/Z9008.2 (工EC2352)中的12条。3. 2. 4 伴生调在工作期间，在颇谱分析仪萌极射线示波管屏幕上观察频谱图像。如果出现伴生调频，频谱包络将用图1a所示出现一种调制，或者如图1b所示出现部分模移，或者如图1c所示出现双谱现矶。伴生调频由通过频谱包络的每个峰的曲线和通过颇谱包络每个谷的曲线之间的率差(图1中的AB两点之间的距离的方出来确定c由于该值中包括了分析仪的伴生调频，分析仪应先用一已知的连续披振荡器的出进行校准。并应从上述测量值中扣除掉分析仪圆有的伴生调频。调制器输出脉冲之间相位的波动或幅度的跳变也应小于规定值。除非另高规定，测试应在额定工作

16、条件下进行。3. 3 连续波磁撞营的3. 3. 1 失配负载下的最小输出功磁控管在规定条件下工作，用一个具有规定驻波比的失配负载进行输出功试，并且调节相位，以便能给出最小输出功率，并测量最小功率。注，介质加热用磁控管通常工作予高失配负载下.3. 3. 2 实际应用条件下的输出功率试目的是估价实际应用于介质加热的磁控营的输出功率。磁控管安装在一个专门的加热设备中。方法1: 把盛高规定液量或规定流速的清水的容器放在加热试验箱中的规定位置上。将磁控管在规定条件下工作一段规定的时涌，用温度计或其他合适的计量计测出水的升。v-w 鼻J-T率升计d一功温式出的下1输水由Ah一=率=PM功P出中英铃6* S

17、 J / Z 9 0 0 8. 3.-87 V;:水的被量，cms s T ;:磁控管工作时间，s。方法2I 可以用一个具有规定流速的专用水负载来代替方法1中所用的专用容器。输出功率按照量热法进行计算【见SJ/Z9008.2 (工EC2352)中的5.1条方法1)。注2希望温度上限保持足够低，以使损熬不致严重影响测试精度。3. 3. 3 伴生调频把一部分输出功率锢合到颇谱分析仪上，频谱分析仪的扫描速率相对于所雯观察的调制速率既可以很快也可以很慢。对于用披长计观察连续波的情况，把扫描速率调到固有调制频率的附近可能是方便的。所观察到的频率游移极限之差值即为伴生调频04 电压4. 原理为使磁控管具有

18、钱性频率/电压特性，必须有很低Q值的阳极电路和控制发射使其低于热阴极的发射电平，可利用注人电子注和控制极来控制发射。藉此条件，率就可以正比于阳极与冷态不发射的底极之间的电压，底极通常称冷阴极。发射电平由具有约为阳极电压30%电压的控制极控制。4. 2 测试4. 2. 1 电压调谐范围调节能控管使其工作在最佳条件下的参考频率上。只改变阳极电压，从而得到高于或低于参考频率的频率。记录最大功率比的频率。这些频率之间的差值即为试结果。4. 2. 2 电压调谐灵敏度见SJ/Z9008.2 (工EC2352)中的13.2条。4. 2. 3 电压调谐非线性见SJ/Z9008.2 (工EC2352)中的13.

19、4条。4. 2. 4 调谐连率或调谐速度见SJ/Z9008.2 (工EC2352)中的13.5条，但删去。最后一段的姐懂P一词。4. 2. 5 调谐不连续性见SJ/Z9008.2 (工EC2352)中的13号6条。4. 2. 6 噪声见SJ/Z9008.2 (工EC2352)中的第5章和第6章中的有关部分。也2. 7 频率推移系数见S，T/Z9008.2 (工EC2352)中的10.2条。注2用改变控制极电压的方法改变阳极电流.* 7 * SJ/Z 9008.3 87 制理想都性慰嗯* 8 * A / B 率图la/ A; 入B 圄lbSJ/Z 9008.3 87 一越想领袖咕A B 率图1C 说明z第4条为工EC2354A(1975)版补充的内容。* 9 *