CW磁控管與脈沖磁控管效率差異初探

　　本文從電子效率與回路效率及管內電子運動(dòng)的基本概念出發(fā)，分析了(連續波)CW 磁控管與脈沖磁控管效率的差別，盡管這些分析是定性與半定量的，但可以看出造成這種差異的原因所在，為進(jìn)一步提高磁控管的效率指明了方向。

　　連續波(CW)磁控管的效率通常在50%至92%左右，而脈沖磁控管的效率則在8%至52%之間，相比之下兩者相差約兩至數倍。究竟是什么原因造成如此巨大的差異?直到目前為止，尚未見(jiàn)到相關(guān)的報導。

　　本文將從磁控管中電子回旋運動(dòng)、電子挑選、相位聚焦、振蕩建立、以及與工作條件、結構參數等各個(gè)方面出發(fā)，定性地初步作些探討，以后有條件時(shí)將進(jìn)一步作定量的研究。

提高脈沖磁控管效率的可能途徑

　　(1)在滿(mǎn)足雷達要求的情況下，適當提高耦合度β以提高回路效率ηc 。由于目前采用高性能的隔離器或環(huán)行器，使得負載對磁控管的失配影響減至最小，完全消滅了“長(cháng)線(xiàn)效應”，過(guò)重的耦合會(huì )增大頻牽的現象已不復存在。

　　(2)盡量提高管內腔體的加工光潔度，以提高固有品質(zhì)因數Qo，使得在頻牽不變前提下提高β 值。

　　(3)適當增大脈沖寬度τ，但這受到雷達體制電參數的制約，應與總體設計師共同協(xié)商討論后確定。

提高CW 磁控管效率的途徑

　　(1)在2450MHz頻段，CW 磁控管諧振腔的固有品質(zhì)因數Qo在800～1200之間，大大低于915MHz頻段的Qo值(2500～3000)，因此在相同的外觀(guān)品質(zhì)因數Qe下，915MHz磁控管Qo值的增大導致了耦合度β的提高，其次低的頻率減小了腔體高頻損耗的減小，例如方法如提高內腔加工的光潔度，甚至鍍銀拋光等工藝均可達到提高Qo的目的。

　　(2)適當提高工作磁場(chǎng)的大小，使工作點(diǎn)上移。在保持陽(yáng)極電流不變的前提下，陽(yáng)極工作電壓會(huì )有適量的增大，但總效率卻大大地提高了。目前國內外在2450 MHz頻段的CW 磁控管的效率已從72%左右提高到了78%～82% 左右，這不能不說(shuō)是一個(gè)巨大的進(jìn)步。

結語(yǔ)

　　以上討論的脈沖磁控管與CW 磁控管效率差異，盡管是定性的推測，但與實(shí)際情況是符合的。如果利用先進(jìn)的粒子模擬軟件分別對不同耦合度β、不同脈沖寬度τ、不同的功率Po、不同的磁場(chǎng)B 及陽(yáng)極電壓Va

　　等參數進(jìn)行粒子模擬，計算電子導納及電子效率ηe，這樣就能從理論高度上去理解兩個(gè)不同工作狀態(tài)下的效率差異以及真實(shí)的原因所在。這一工作是很有意義的，有條件時(shí)將繼續完成這一工作。