微波功率系统介绍

2024-03-11 06:20
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本文主要是介绍微波功率系统介绍,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

1.磁控管定义:

磁控管是一种用来产生微波能的电真空器件。实质上是一个置于恒定磁场中的二极管。管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下,与高频电磁场发生相互作用,把从恒定电场中获得能量转变成微波能量,从而达到产生微波能的目的。

磁控管由一密封真空管组成,管内有一柱形中心阴极(电子源),置于一柱形阳极里,电子被静电场吸引流至阳极。沿真空管轴的一稳定磁场使电子偏离其径向路程,绕阴极旋转,产生微波频率的振荡。

2.磁控管构造:

驻波加速器系统一般采用磁控管作为微波功率源。

磁控管的典型结构如图所示。它主要由三部分组成:阴极、阳极和输出装置

阴极和阳极的位置严格地保持同轴关系,阴极的作用是发射电子流。阴极的内部设置有螺旋状的加热灯丝,灯丝的一端同阴极相连接。

阳极由无氧铜做成,其内表面有许多小的谐振腔,通常情况下磁控管的阳极接地

能量引出装置的作用是将磁控管中产生的高频能量引出。

3.磁控管产生电磁波:

加在阴极上的负高压在阴极和阳极之间形成径向直流电场,使得电子从阴极飞向阳极

磁控管在使用的过程中通常夹在磁铁的两个磁极之间,形成与径向直流电场正交的轴向磁场。磁场的获得,绝大多数都是采用永久磁铁,只有在要求磁场变化范围很大的情况下才采用电磁铁。电子流在从阴极飞向阳极的过程中,因为与正交磁场的相互作用而变向,并感应出电磁波,而电磁波通过磁控管的能量引出机构传输出去。

4.磁控管工作条件:

英国 E2V 公司的磁控管型号:E2V磁控管MG6090, MG6053, M4152S_半导体闸流管(晶闸管)_电子元器件_电子、电力、半导体-天津赛力斯自动化科技有限公司

型号为 MG6090 的 S 波段磁控管工作条件:阳极脉冲电流110A、电压45kV、中心磁场强度1550 高斯。

当脉冲电流变化时,磁铁的磁场强度也要相应变化,才能保证磁控管特性阻抗不变。

5.反峰采样电路、反峰检测电路:

反峰电流的采样电路是由反峰二极管(反峰硅堆)V1、电流互感器TA1及采样电阻R6组成的。它们将反峰电流转化为电压信号并送入AP3反峰保护板。

反峰保护板中,反峰值与限值在N1芯片组进行电压比较。一旦反峰值超过限值,电路会通过N2芯片组产生一0.5s的脉冲,在此时间内通过I1.4输入点通知主PLC,PLC根据反峰的次数决定是否要停止出束。当加速器正常工作时,每2000个脉冲里反峰数大于6次时将停止出束并报出反峰故障。(程序分析更新中

6.反峰电压、反峰电流、造成磁控管报反峰过流故障原因:

反峰电压、反峰电流定义:当PFN对负载放电时,负载相对PFN为负失配状态。在负失配状态下,PFN上电压会在放电结束时变为负值,并会经过几个周期的振荡逐渐归零。适当的负失配是调制器正常工作的必要条件,因为每次放电完成后闸流管需要一定的负压才能顺利关断,正常工作。我们称这个负压为反峰电压产生的逆向电流为反峰电流。当反峰电压与电流高到一定程度时,会造成磁控管、闸流管、人工线、充电分机的损坏。所以我们对反峰电压允许达到的最大值有一个限制,当反峰电压电流高于限值时,调制器必须停止工作

相对于运行时标称磁场强度值,如果磁铁的磁场偏低,则磁控管阻抗变小,调制器工作在负失配状态,反峰电压升高,反峰电路的电流增加,当磁场低到一定程度时,调制器会报 “反峰过流”故障,只有提高磁场,系统才能恢复正常工作。

如果磁铁的磁场偏高,则磁控管阻抗变大,调制器工作在正失配状态,磁控管工作电压升高,输出功率亦有所增加,但是当磁场高到一定程度时,过高的工作电压会引起磁控管高压击穿,负载短路,造成很大的反峰电压,调制器会报 “反峰过流”故障,严重时会损坏磁控管或调制器高压器件。

7.四端环流器:

四端环流器在这里作为隔离器使用,微波功率从其端口1 输入,从端口2输出,送入加速管,从加速管反射回来的微波功率进入端口 2,由端口 3 输出,被接在端口 3 的大功率微波负载吸收,该负载反射的少量微波功率再送到端口 4,被接在端口 4 的小功率微波负载吸收。端口2 到端口1 间的隔离度很高,一般大于25dB, 由加速管反射的功率只有极小部分回到磁控管,因此磁控管的工作状态受作为其负载的加速管的影响很小。

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