地面设备常用等效电路
根据行波管的不同使用场合,电源的馈电方式会有一些差别。在行波管测试设备以及一些体积、功率限制不严的应用场合,如地面雷达、地面电子干扰机等,一般可采用图3所示的关断等效电路,收集极、热子电路略。图中虚线框部分表示行波管等效模型,左边部分为等效电源,阴、阳极分别采用独立电源Ek、Ea接入,e为接地。Rka为阴阳极间绝缘电阻,Rae为阳地极间绝缘电阻,Cka,Cae分别为极间分布电容,其量值由电子枪结构、电子枪封装材料等因数决定。通常,行波管各极间绝缘电阻Rka、Rae被要求大于1000MΩ,而极间分布电容大约几pF(因不同管子而异),对电路影响很小,这里不做讨论。Ks为耐高压真空继电器开关,作为行波管启动、关断工作开关,开关位置1为常闭端。R一般取几百欧。
下面以某连续波行波管为例简述启动、关断过程。假定电子枪导流系数Pμ为0.4μP,阴极K对地工作电压10kV。在电源对行波管加电时,V=Vk-Va近似等于[R/(R+Rae)]Vk,取Vk=10kV,由于R仅几百欧,V约小于10mV。则阴极发射电子束流I约小于0.4×10-9A,接近0,在加电过程中,管子始终处于关断状态。当Ks被置于2端时,行波管阴阳极获得所需规定电位差,阴极发射电子,行波管启动工作,此时如将Ks置于1端,行波管即被关断。在Rae有比较明显的下降时,如为几百兆欧,行波管关断时,阴阳极电压V仅小于1V,行波管也无明显功耗,这是一种可靠的行波管关断方式。
2.2机载设备常用等效电路
在机载雷达以及一些功耗、体积、重量受限制的行波管应用场合,往往采用图4所示关断等效电路。图中虚线框部分表示行波管,右边部分为等效电源,阳极电压由阴极电压分压获得,由于功耗限制,分压电阻取几十兆欧量级,这里R取28MΩ。
仍以上述行波管为例,真空继电器开关Ks处于常开端2,作为管子启动工作开关。在电源对行波管加电时,V=Vk-Va近似等于[28/(28+Rae)]Vk,取Vk=10kV,V约为280V,按导流系数公式计算,则阴极发射电流I约为1.9mA,意味着行波管未启动时,已有一定的功耗产生。如管子处于长时间待命状态,管体会被逐步加热,导致底板和收集极温度升高,当温度升至超过电源设定的控保温度,电源保护电路动作,管子供电被切断,使管子无法正常开启工作。
另一种情况是,管子加电后被及时开启,即开关Ks由端2接至端1,这是V=Vk-Va近似等于[28/(28+Rx)]Vk,取Vk=10kV,Rx=10MΩ,V约为7.4kV,则阴极发射电流I约为255mA,管子处于正常功率放大状态。而当管子被关断,即开关Ks由端1接至端2后,此时由于前述原理,阴极仍有电子发射,管子有功耗产生,电源初级显示有一定的负载电流,即发生所谓应用系统发射终止而电源初级电流却关不断的现象。