Определение годности магнетрона, проверка его состояния и параметров

   При эксплуатации магнетронов - при их получении с завода изготовителя, при установке в аппаратуру, при профилактике магнетронов и аппаратуры, после транспортирования или перерывов в работе и т.п. – производится проверка состояния магнетрона, проверка его параметров или (прямо зависящих от них) параметров радиотехнической аппаратуры.

   Много информации о работе магнетрона в аппаратуре можно получить при помощи встроенного или автономного волномера, представляющего собой высокодобротный объемный резонатор. СВЧ колебания вводятся в резонатор по коаксиальному кабелю или волноводу, а из резонатора после детектирования импульсы огибающей СВЧ колебаний поступают либо на стрелочный индикатор – микроамперметр, либо на осциллограф. При совпадении частоты колебаний магнетрона с резонансной частотой волномера сигнал на выходе волномера максимален. Таким образом, можно по градировочной кривой волномера установить значение частоты колебаний, генерируемых магнетроном.

   Для проверки стабильности частоты колебаний магнетрона от импульса к импульсу волномер расстраивают настолько, чтобы показания индикатора (или амплитуда импульса на экране осциллографа) составили половину максимальной величины. При стабильной работе магнетрона и отсутствия пропусков импульсов, очертания импульсов будут четкие. В противном случае на экране будут наблюдаться размытости и двоения импульсов, а на стрелочном индикаторе – колебания и броски стрелки.

  Для оценки спектра колебаний магнетрона применяются специальные приборы – анализаторы сектора, которые представляют собой узкополосный супергетеродинный приемник с изменением частоты по линейному закону; на осциллографическом индикаторе этого приемника можно наблюдать спектр последовательности импульсов СВЧ колебаний.

   В практике эксплуатации наиболее широко применяется оценка стабильности магнетрона по огибающей СВЧ импульса, а так же по прохождению сигнала в цепи передатчик – приемник, т.е. по устойчивости сигнала на индикаторе. Последний метод не требует специальной аппаратуры, он похож на метод анализа продетектированного импульса с выхода настроенного резонансного волномера. Недостаток состоит в том, что при одновременном контроле работы всего комплекса приемопередатчика затрудняется определение отказавшего узла или элемента. С этой точки зрения наиболее эффективным является контроль огибающей СВЧ колебаний с детектора, включенного в тракт передатчика через ответвитель; такая возможность в аппаратуре всегда имеется. Отсутствие импульса, его размытость, двоение вершины или фронта, укорочение – все это признаки ненормальной работы передатчика (а при условии нормальной работы модулятора и отсутствие пробоев СВЧ тракта – признаки выхода из строя магнетрона).

   При оценке стабильности работы магнетрона необходимо наблюдать за приборами, регистрирующими средний анодный ток магнетрона. В аппаратуре средний ток магнетрона контролируется непрерывно с помощью встроенного прибора. Нормально стрелка прибора при включенном магнетроне неподвижна или очень незначительно перемещается около среднего положения (незначительные колебания могут происходить, например, при периодическом изменении фазы нагрузки из – за вращения антенны). Резкое отклонение стрелки от нормального положения происходят при искрениях в магнетроне, пробоях в модуляторе и нагрузке или при неисправности в цепях запуска передатчика.

   В магнетронах с анодным напряжением более 10-15 кв обычно допускается незначительное число искрений – сотые доли процента от общего числа импульсов, которые практически незаметны при визуальном контроле. Поэтому в специальных случаях устойчивость работы магнетрона оценивают количественно с помощью счетчиков. Для этой цели пригоден например прибор ИЗ-8 – счетчик числа пропущенных импульсов.

    Контроль мощности генерируемых магнетроном колебаний производят только после того, как установлено, что магнетрон работает стабильно. Наибольшее распространение получили измерители среднего значения СВЧ мощности, основанные на преобразовании импульсной энергии СВЧ колебаний в тепло и последующей оценке величины этой энергии с помощью калориметра, термистора или термопары. Калориметрический измеритель (например, ИМ-4) рассчитан на большую мощность, что позволяет подать на его вход всю мощность магнетрона.

   Такой способ наиболее точен и предпочтителен в лабораторной практике, но менее удобен для контроля мощности магнетрона непосредственно в аппаратуре в условиях эксплуатации. Более подходящим оконечным измерителем является термисторный измеритель малой мощности (например, М3-2, ИММ-6), который подключается к основному тракту через направленный ответвитель с известным переходным затуханием. В качестве встроенного прибора удобно применять измеритель проходящей мощности, например М2-4, представляющий отрезок стандартной волновой линии, включаемый в разрыв основного тракта передатчика.

   Допустимым считается снижение мощности в процессе эксплуатации на 20-30% (при неизменном анодном токе).

   Наряду с довольно сложными методами оценки параметров магнетрона непосредственно в аппаратуре или на специальной установке существует несколько простых способов предварительной отбраковки магнетронов: по току накала, по зажиганию разряда в «холодном» магнетроне и по статическому току. Они позволяют обнаружить обрывы и короткие замыкания в цепи подогревателя, короткое замыкание между анодом и катодом, нарушение вакуума, а так же полное отравление катода, т.е. дефекты, которые связаны с полной потерей работоспособности магнетрона.

   Одна из схем для предварительной отбраковки магнетронов представлена на рисунке. Она составлена из элементов и приборов общего применения.

   Ток накала измеряется после прогрева катода при номинальном напряжении накала. Измеренное значение тока накала может отличаться от указанного в паспорте не более чем на 5-7%. При нарушении вакуума (натекании), а так же коротком замыкании части подогревателя ток накала повышается на 15-20% или более относительно паспортной величины. Признаком обрыва подогревателя, естественно, является отсутствие тока накала.

   В анодной цепи магнетрона (см. рисунок) при разогретом катоде протекает ток (для магнетронов непакетированных – это диодный ток, а для пакетированных – статический ток), так как магнетрон в данной схеме играет роль выпрямителя напряжения накала. Поэтому отсутствие статического тока равноценно отсутствию эмиссии катода, отравлению катода. Отравление катода происходит в следствие натекания или выделения большого количества газа внутренними элементами магнетрона.

   При коротком замыкании между анодом и катодом ток в цепи микроамперметра скачком достигает максимального значения (сопротивление R и диоды Д1 и Д2 защищают микроамперметр от перегрузки).

   Описанная схема может быть оформлена в виде портативного прибора, который можно изготовить самостоятельно. Габаритные размеры прибора определяются в основном трансформатором накала, который должен по своим параметрам соответствовать номенклатуре проверяемых магнетронов.