www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Basics

Magnetron

Figura 1: MI 29G - Magnetron a lunghezza d'onda centimetrica

Figura 1: MI 29G - Magnetron a lunghezza d'onda centimetrica

Magnetron

Nelle gamme di lunghezze d'onda decimetriche e centimetriche, un dispositivo di generazione efficace è il magnetron multiresonatore.
Un magnetron è un dispositivo per generare oscillazioni elettromagnetiche ad altissima frequenza (microonde) basato sull'interazione di elettroni che viaggiano in un campo magnetico lungo percorsi curvilinei con il campo elettromagnetico da eccitare.

Struttura di un magnetrone

Un tipico magnetron multirisonatore è un dispositivo (Figura 2) che ha un catodo cilindrico con un preriscaldatore al centro, circondato da un sistema multirisonatore in un'unità anodica di rame. L'induzione magnetica è diretta lungo l'asse del magnetron. La tensione anodica Ua tra anodo e catodo produce un campo elettrico che è perpendicolare al campo magnetico.

Resonator des Magnetrons als Schwingkreis dargestellt

Figura 3: Circuito equivalente più semplice per un risonatore

Figura 3: Circuito equivalente più semplice per un risonatore

Risonatore del magnetron mostrato come un circuito risonante

Figura 3: Circuito equivalente più semplice per un risonatore

Schnittmodell eines Magnetrons
fili di riscaldamento
risonatore
catodo
spazio di interazione
risonatore
blocco anodico
derivazione
dell'energia
linea coassiale

Figura 2: diagramma schematico del design di un magnetron

fili di riscaldamento
risonatore
catodo
spazio di interazione
risonatore
blocco anodico
derivazione
dell'energia
linea coassiale

Figura 2: diagramma schematico del design di un magnetron

Schnittmodell eines Magnetrons
fili di riscaldamento
risonatore
catodo
spazio di interazione
risonatore
blocco anodico
derivazione
dell'energia
linea coassiale

Figura 2: diagramma schematico del design di un magnetron

Lo spazio tra il catodo e il blocco anodico è chiamato spazio di interazione. In questo spazio gli elettroni interagiscono con il campo a microonde del sistema risonatore. Gli elettroni in un magnetron sono controllati applicando campi elettrici e magnetici costanti al flusso di elettroni. Questi campi sono perpendicolari l'uno all'altro (campi convergenti). Il campo elettrico è diretto radialmente dal blocco anodico al catodo. Il campo magnetico, uniforme nello spazio di interazione, è diretto lungo il catodo.

Anodenformen von Magnetrons

Figura 4: I tipi più comuni di risonatori magnetronici

Figura 4: I tipi più comuni di risonatori magnetronici

Anodenformen von Magnetrons

Figura 4: I tipi più comuni di risonatori magnetronici

Tipi di risonatori magnetronici comuni

  1. Risonatori di tipo Slit-hole
  2. Risonatori a lama
  3. Risonatori di varie dimensioni
  4. Risonatori cilindrici
Traiettorie degli elettroni epitrofici in un magnetron cilindrico.

Figura 5: Traiettorie degli elettroni epitrofici in un magnetron cilindrico.

Figura 5: Traiettorie degli elettroni epitrofici in un magnetron cilindrico.

Figura 5: Traiettorie degli elettroni epitrofici in un magnetron cilindrico.

In modo statico, senza l'influenza dei risonatori u quando non sono presenti vibrazioni ad alta frequenza, il campo elettrico accelera l'elettrone in direzione radiale dal catodo all'anodo. Il campo magnetico devia gli elettroni lateralmente, in modo che occupino tracce circolari. La velocità lineare del centro del cerchio di rotolamento è determinata dal rapporto tra l'intensità del campo elettrico e l'induzione magnetica.

Figura 6: Distribuzione del campo elettrico a microonde u il percorso degli elettroni

Figura 6: Distribuzione del campo elettrico a microonde u il percorso degli elettroni

Figura 6: Distribuzione del campo elettrico a microonde u il percorso degli elettroni

Il campo ad alta frequenza dei risonatori è anche coinvolto nel controllo del flusso di elettroni. I campi elettromagnetici dei risonatori sono accoppiati insieme attraverso lo spazio di interazione e le cavità finali. Gli elettroni in movimento, guadagnando energia cinetica dal modulatore di impulsi, interagiscono con il campo elettromagnetico ad alta frequenza dei risonatori e riempiono l'energia del campo. Il magnetron in questione utilizza dei fasci per mantenere un modo di lavoro di oscillazione.

Flusso di elettroni modulato in densità espresso come una „ruota a raggi” che gira

Figura 7: Flusso di elettroni modulato in densità espresso come una „ruota a raggi” che gira

Figura 7: Flusso di elettroni modulato in densità espresso come una „ruota a raggi” che gira

Flusso di elettroni modulato in densità espresso come una „ruota a raggi” che gira

Figura 7: Flusso di elettroni modulato in densità espresso come una „ruota a raggi” che gira

Il flusso di elettroni nel magnetron generatore è „ruota a raggi” (Figura 7) e ruota nello spazio di interazione.

L'uscita dell'energia è coassiale e avviene tramite un loop incluso in uno dei risonatori. Nello spazio di interazione del magnetron avvengono processi di emissione e di emissione secondaria, si formano coaguli di elettroni e l'energia viene trasferita al campo ad alta frequenza.