8. 二、磁控管振荡器工作原理
为何起振？
为何获得能量补充而维持等幅振荡？(为何满足相位、幅度平衡条件？)
1. 起振 —— 高频电磁场的初步形成。
灯丝通电→加热阴极
阴极加 →阴极放射电子并诱起腔体内微弱的高频振荡。高频交变电磁场见图6。
2. 能量补充 —— 等幅高频脉冲振荡的形成
直流能量 → 交流能量靠电子流为“媒体”
管内电子受三种场作用
直流电场（A—K间）
恒定磁场
腔体上高变电磁场
阴极放射的电子流怎样充当将直流能量转换成微波振荡交流能量的媒介作用？
1) 电子在正交恒定电磁场中的运动——旋转电子云的形成
电子在恒定电场中受电场力 E
e
FE
运动电子在恒磁场中受各仑磁力
V
B
e
FM
电子在正交恒定电磁场中的运动轨迹——摆线。
9. B不同,电子运动轨迹不同:
ua一定时： 1．B = 0 iamax
2．B<Bc 有iQ
3．B=Bc 临界
4．B>Bc ia=0
选择B略>临界Bc下工作，则从阴极飞出的电子将掠过阳极表面再返回阴极，
大量电子参与这一运动，便形成“旋转电子云” 。
2） 旋转电子云与高频场的相应作用——动态能量交换
π型、8腔、振荡后在“相互
作用区”的能量交换示意图.
d
c
a
ua
b
+
_
10. 5. 波形与频谱
前沿 tr≈（0.1～0.2）τ 后沿 tf≈（0.2～0.4）τ
顶部波动 △u/μ≈0.02～0.0.5
波形失真影响 距离分辨率
工作稳定性
频谱：
可见，主瓣宽度2/τ，随τ↑而↓。主要能量
集中在主瓣。
6. 总效率
in
t
out
t
t
p
p
磁控管η1≈60%
寿命长
故障率低
省电
轻小
t
测距精度
r
t
1
f
f
sin
f
调制器η2≈40%
总效率ηt≈30%
11. 高频场：
切向向量 t
E~
供能 = 耗能 → 形成等幅振荡
法向向量 r
E~
“车幅状”电子群旋转运动，每Ts/2转过一个腔缝口，即“同步条件”：
B
E
e
t V
V
Vt —— 有益电子切向平均速度
Ve —— 电子平均移动速度
BS
E
s
f 2
S —— 邻缝间距
可 见
E↓→fs↓
B↓→fs↑
a类电子供能，而b类电子耗能
使电子群聚到最有利交换能量的位置——“群聚”。
14. §2．3 脉冲调制器
一、任务、特点
任务： 在 控制下产生负极性特高压、矩形调制脉冲。
τ
T
特性：
周期性 脉冲工作比
脉冲孔度比 很大
很小
T
T
s
w
由高压电源Ea和快速开关K组成产生负极性特高压矩形调制脉冲方案。
电源利用
率很低。 s
p
T
I
E
c
ao
a
t
t
ao
a
p
I
E
p
t
c p
p
可否采用“水库式”工作？
磁控管
+
_
Ea
K
Iao
15. 二、组成分类
1. 并联电路——方案之一
储能元件与振荡器“并联，限制器兼
作充电限流元件。
K → “1”充电储能 Wc ≈ Pc·T
K→“2”放电、放能 Wτ= Pt·τ
若无损耗，则 Wc = Wτ
可 得
s
p
P t
c
K→“1”：电源以“细水长流”方式。如同水库平时储水；
以小功率，长时间储能在“储能元件”内；
K→“2”；以大功率，矩时间放能到负载（磁控管）“振荡器”；
以“长时间”换取大功率，所得增益为S。
2. 串联电路——方案之二
储能元件与振荡器“串联”；限
制器还防止K闭合时电源被短路
。
18. 注 意：
• 在τm内，C3只放部分电荷。 UCmin≈+UCmax称“部分放电式” 。
2) 电路分析要点
分析思路：画充放电等效电路 → 列微分议程 → 按初始条件简化方程，得充放电
流、电压表达式→画曲线、分析 → 结论。
（1）C3充电
C 0 < < C 3
D内阻<<R1
可略
R1
ic
C3
CR1
+
—
Ea UC3
•输出 的τm、F及波形取决于Ug，但幅度大增，故实为倒相大功率脉冲放大器。
3
1
1
min
3
C
R
t
e
R
U
E
i c
a
c
充电电流
3
1
min
3
1
3
3
C
R
t
c
a
a U
E
E
R
i
a
E
c
U
充电电压
进一步分析表明：
所需电源：
部分放电时，Ea≈Uc3min极近于Uc3max!
完全放电时，Ea≈1.6Uc3max
充电效率:
部分放电时，ηc→100%
完全放电时，ηc<50%
结论：从所需电源高低及充电效率高低看，均采用部分放电较有利，只有对于更大功
率雷达，要Ua、Iao很大，C3、G1承受不了，才不得不用完全放电式。
19. （2）C3放电
等效电路：
Ri1—G1内阻
Ri2—G2内阻
RD—二极管D内阻
C 3—储能电容
3
max
3
: C
R
t
e
R
U
i C
d
放电电流
3
max
3
3
: C
R
t
e
U
U C
C
放电电压
max
3
3
max
3
0
C
C
C
d
U
U
R
U
i
t 放电始
3
3
max
3
3
max
3
C
R
t
C
R
t
e
U
U
e
R
U
i
t
C
C
C
d
放电停
(3) 峰化电感L及削反峰二极管D作用
L与Co构成振荡电路
t=τ 放电结束时，L上感应上正、下负电压加速脉冲后沿（tf↓)；正向振荡用D
削去。
22. ∵ 是全部放电 UComin=0 ∵ 实际可做到充电电路品质因数 Q0=10～20
则 0
2
1
2
2
2 0
0
0
0
0
0
0
Q
r
L
C
r
LC
L
r
则
充电电路品质因数
充电电路特性阻抗
0
0
0
r
Q
C
L
t
Cos
e
E
t
U
t
Sim
e
L
E
t
i
t
a
Co
t
a
c
0
0
0
)
1
(
ic=(t)·UCo(t)二式可简化为：
23. D隔离作用
t
t
ae
E
t
)
(
max t
Co
i
L
o
a
E
Co
i
t
o
a
e
L
E
T0/2 T0
a
E
a
E
2
)
(t
UCo
D隔离作用
t
注 意：
a
T
Co
T
Co
E
U
i
T
t
2
0
2 2
2
0
0
0
时
当
%)!
96
~
92
(
;
2
max
,
可达
率
进一步分析可得充电效
保持在约
保证了
隔离二极管
C
a
E
Co
U
D
（2）X放电——调制脉冲的形成
链型仿真线
特性阻抗
1
1
C
L
c
Z
节数k = 4
单节电感L1= L2= L3= L4
单节电容C1= C2= C3= C4
C3
C2
C1
L4
L3
L2
L1
24. X放电等效电路
— 2Ea
Zc=RL
+
RL
k
Ea
Ea
放
X放电几种情况
匹配放电
L
L
U
a
R
c
L
R
kL
C
kR
E
U
Z
R
Co
L
1
1
2
2
2
根据完全放电、能量平衡式可写为：
L
Co
L
RL
out
Co
R
U
R
U
p
U
kc
4
2
1 2
2
2
1
可得仿真线单节L1、C1算式：
k
R
L
kR
C
L
L
2
2
1
1
URL
Ea
t
URL
Ea
t
