[发明专利]磁控管

说明书

本发明是关于磁控管的，更详细地说，是借助电子作用范围的改进磁控管。

近年来，正在广泛普及的电子作用范围磁控管，为实现供、求两个方面对于体积小、重量轻、价格低等要求的技术改进，并未达到饱和。根据上述情况，对于这种借助电子作用范围的磁控管，也要求减小体积、减轻重量、提高效率、降低噪声、降低价格。

关于第一个课题（即减小体积、减轻重量），首先可以考虑改进磁路。通用的磁控管利用铁氧体磁体，考虑过变成利用铝镍钴合金或钐钴合金来减小磁路的体积和重量。但是，鉴于降低价格这一重要的市场趋势，不能用上述两种磁性材料取代铁氧体磁体。

作为利用铁氧体磁体而能解决第一个课题的其它手段，可以考虑改进磁控管的输出部分构造。也就是说，通用磁控管的输出天线是平行于阳极圆柱轴线方向设置的;现在的磁控管，把输出天线设置在垂直于阳极圆柱轴线的方向上。这种构成的优点是，能够减小与输出天线长度方向有关的磁控管主体结构的尺寸。如果利用这一点，可以求得电子作用范围磁控管的主体小型化。

关于第二个课题（即提高效率），因为这一效率由把作为阴极部分放出的电子运动能转换成高频能的变换率的电子效率与把作为阳极谐振电路所产生的高频能向阳极外导出的导出率的电路效率的乘积来决定，所以，第二个课题归结为提高电子效率或提高电路效率。

作为提高电子效率的手段，可以考虑：把可作为阳极谐振电路的谐振腔数的阴极直径与包围阴极的阳极内径的相对结构最佳化（即作为空间的最佳化）;把该作用空间内的磁场分布均匀化;把作用空间内高频场的作用最佳化（即把高频场对于电子的作用最佳化），等等。

这些手段中的前两种，大体可以利用过去各种方法所形成的技术建立起来。例如，对于作用空间的最佳化，为了产生稳定的π模振荡，可以把阴极半径r_c与阳极内半径r_a之比对于谐振腔个数N设计成满足下式：

(rc)/(ra) ≈ (N-4)/(N+4)

还有，对于磁场分布的均匀化，可以对应于把设置在作用空间轴线两端的极靴形状搞好。

可是，关于高频场对于电子作用的最佳化，还没有能明确谈及到的方法与结构。对此，后文将论述。

另一方面，作为提高电路效率的方法，可以考虑：提高谐振电路的Q值的方法（即减小谐振腔内的损耗）;加大负载电路与谐振电路之间的耦合的方法。

通常，是在用前一种方法设计的谐振电路中，引入后一种方法。但是，由于耦合度的增大，噪音成比例的增大。因此，虽然下述课题解决了降低噪声及与之有联系的问题，但是，必须选择把噪声抑制在指标以内的最佳的耦合度。

关于第三个课题（降低噪声），多半利用附加了对发生了的噪声的滤波电路来进行抑制的。其中，也可以考虑对于噪声的发生本身来进行抑制。例如，谐振腔群是由叶片形成的，在位于阴极对面的叶片的前端侧面长度方向的边缘上进行适当的切削加工，来抑制前端侧面附近电子的紊流运动，从而抑制噪声;或者，把设置于作用空间轴线两端的极靴与阳极绝缘开来，以抑制阴极长度方向流出的电子流，从而抑制噪声。

作为解决上述各个课题的手段，在美国专利USP    No    4，310，786中所公开的各种结构，是很有兴趣的。

在它举的实例中，所示磁控管结构的主要特征是阴极的支撑结构。也就是说，利用一对与阳极绝缘开来的极靴把阴极支撑起来。还有，第二个特征是把一对环圈设置于叶片内阳极圆柱轴线的中点上;第三个特征是，把输出天线设置在垂直于阳极圆柱轴线的方向上。因此，如果参照上述各个课题，这是具有体积小、噪声低的一种结构。

至于效率，可以认为它比过去通用的磁控管低，其理由详述于后。

还有，关于第二个特征模式分隔环圈的构成，可以考虑各种构成，美国专利USP    No    3，553，524示出了其中一部分。它记述了：如果利用过去的实例，为了能够稳定地维持π模振荡，模式分隔环圈的位置与通用磁控管中设置于叶片的上、下相比较，设置于叶片内较好。但是，美国专利USP    No    4，310，786表明，由于其所示的环圈设置结构使生产成本提高了，所以，在通用磁控管中难于利用;然而，如果利用美国专利USP    No    4，056，756和美国专利USP    No    4，179，639中所公开的方法，这一问题也能得到解决。

可是，关于在叶片内设置环圈的具体作用，尚不十分明确。

本发明的主要目的是提供体积小、效率高、噪声低，并且生产成本与广泛应用的磁控管相同的磁控管。