【电子行业标准(SJ)】 微波电子管电性能的测试 第４部分：磁控管

中华人民共和国电子工业推荐性部标准微波电子管电性能的测试
第4部分：磁控管
Measurement of the electrical properties ofmicrowave tubes
Part4,Magnetrons
1般理论
SJ/Z9008.3-87
IEC235—4(1975)
磁控管主要包含圆柱形阴极、同轴扇形阳极（它们是耦合谐振结构的端头）以及单向同轴磁场（必须在电极之间通过），磁场与阳极电压一起产生电子切向速度，这种电子切向速度与阳极扇形体上电压驻波所引起的空间谐波场分量之一的相速按近同步，从而维持振荡。
2一般要求和注意事项
除了SJ／Z9008.2（IEC285-2）中所规定的一般要求和注意事项及由制造广所作的各种技术特性说明以外，下列要求和注意事项特别适用于磁控管。2.1磁场
2.1。1带有永久磁钢（包装式）的磁控管必须采用适用的结构设计和工艺规程，预防磁钢退磁或磁场畸变。由于磁控管通常必须设计得尽可能地体积小重量轻，磁钢往往充磁到几乎接近其饱和值，因此很容易退磁。猛烈的冲击（如磁撞所引起的）或与铁磁材料的缓慢接触，都可以因此f而引起磁化强度的显著的损耗，以致管子特性V变化。存放磁控管应彼此隔开足够的距离，以防止其相互作用。最小安全距离通常标志在子上或在产品说明书中予以标明。如果没有明确说明的话，则磁控管的最大八寸便可取作为安全距离。磁控管应存放在非铁磁材料的架子上。如果一定（不可髓免地）要用铁磁材料的架子，则管子与铁磁材料之间至少应隔开如上所述的一段股小距离。
任何铁磁材料靠近磁控管都会使磁场畸场。必须尽最大可能将这种材料安全远培磁臂。例如，磁控管的安装板应是非磁性合金。建议在装配磁控管和在磁钢附近造行其他工作时，只能采用非铁磁材料做成的工具。中华人共和国电子工业部1987-09-14批准*1*
注意事项：
SJ/Z9008.8--87
防止磁控管过分靠近测量仪器，以免测摄仪器的精度受到影响。2.1，2不带有永久磁钢（非包装式）的磁控管磁钢极靴之间的磁场应是均匀的。一般地，永久磁钢所用的合金具有非均匀性，这样就会使极靴之间的场发生畸变。所以，磁钢的极靴应用软磁材料做成。磁控管（管芯）在磁钢中安装时应使其阳极与极靴同轴。在安装磁控管时，阴极引线应最靠近极靴的北极（N极）或者按照厂方说明。磁钢极靴应有规定的尺寸和规定的间隙宽度以及具有小于一度的表面平行度，或者如广方的说明，同轴度不超过间隙宽度的8%。磁通密度应在一个置于两极中间且位于极轴上的小截面上进行测量。除非有其他规定，磁通密度应在规定额定值的8%以内。2.1。3磁场线圈的电源
采用专门设计电磁铁的磁控管通常以下列方式之一工作：（）固定场工作电磁铁的线圈由外部直流电源励磁。（b）串连场工作电磁铁的线圈与阳极串联，并且由通过其上阳极电流励磁。（）复合场工作电磁场的线圈由阳极电流和外部直流电源两者共同励磁。由于这些工作方式中的每一种都有其本身的特征，且磁控管的特性又依赖于所用的工作方式，所以磁控管应根据厂方说明书中指定的电路进行测试。对固定场工作方式，线圈的励磁电流应调到规定值，而对复合工作方式，外部直流电源的内阻和/或开路电压应调到能给出规定的阳极电流。当使用者希望采用串连场或复合场工作方式时，应遵照制造厂关于这种用法的建议，其中包括采用对管子、线圈和电源皆为必要的保护电路，以便在线圈发生魅弧时保护管子、线圈结构和电路，预防电流既变引起电弧。
2.2温度条件
见SJ/Z9008.2
2.3充压
见SJ/Z9008.2
2.4辐射危害
见SJ/Z9008.2
2.5测试设备
（IEC28-2）中的2条。
（1EC285-2）中的8条。
（IEC285-2）中的4条。
见SJ/Z9008.2（EC285-2）中的1条。磁控管必须与符合规定条件的负载相连接。注：当规定的条件与匹配状况不同时，负载可影响试，特别是与输出功率和不稳定效应有关的试。在这种情况下，必须满足下列条件之一，（a）在整个规定的频率范围内，负载的Q值应在规定的范围内；或（b）磁控管参考平面和负载的损耗部分之间的传输线长度应在制造厂规*2*
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定的限度内。
2.6灯丝电源
在加上阳极电压以后或者在加上阳极电压的期间内，应立即根据灯丝规范规定的时间表相应地降低灯丝电压或灯丝电流。在整个测试期间，灯丝电压额定值应保持在土5%以内，或灯丝电流保持在±8%以内。注，在具有直热灯丝阴极的磁控管中，其中灯丝功率和阳极输入功率相比是很小的，为了维持恒定的灯丝温度，采用自动补偿很是必要。2.7高压电源
灯丝加热以后并经过规定的高压延迟时间，然后加上阳极电压并进行调节，以便获得规定的阳极电流。
对于脉冲磁控管，阳极电压脉冲的形状必须满足各项规定的测量要求，应包括：（a）脉冲宽度，
（b）脉冲重复频率，
（c）脉冲上升速率，
（d）脉冲下降时间；
（e）波尖（上冲），
还可以有如下规定：
（f）脉冲电压顶部降落和波纹
（g）脉冲尾部振荡：
（h）反峰（下冲）。
对于间热式阴极脉冲磁控管，高压电源的负极接在磁控管阴极一灯丝公共端，以避免损坏灯丝。同样理由，直接在灯丝二端接上一个大电容量的电容器是个很好的实际经验。
对直流电压工作的连续波磁控管，高压电源的内阻应与测量要求的规定相符，且波纹电压百分数不应超过3%。对交流或未滤波的整流电压工作的连续波磁控管，高压电源开路端电压的波形和内阻，或阳极电流的峰值和平均值应与规定相符。3测试方式
3。1一般测试
下述测试均适用于脉中磁控管读波磁控管。3.1.1平均射频输出功率
见SJ/Z9008.2（IEC285-2）中的5·1条。3.1.2频率
见SJ/z9008.2
（IEC285-2）中的7条。
3.1.3调谐
SJ/Z9008.8—87
见SJ/Z9008.2（IEC285--2）中的13和18.1~13.6条。注意事项：
调谐测试应在匹配负载下进行。3.1.4滞后
见SJ/Z9008.2
2（IEC285—2）中的18.7条。
注意事项：
滞后测试应在匹配负载下进行。3。1.5灯丝调制效应
见SJ/Z9008.2（1EC285—2）中的9条。3.1：6频率牵引系数
见SJ/Z9008.2（IEC285—2）中的10.1条。注意事项：
磁控管的阻抗随反射系数的相位而变化。因此在测试期间，阳极电流应近似地保等不变。
3.1.7频率推移系数
见SJ/Z9008.2（IEC285—2）中的10.2条。3．1。8寄生振荡
见SJ/Z9008.2（IEC285—2）中的11条。3.1.9频率温度系统
见SJ/Z9008.2（IEC285—2）中的7.8条。3.1.10失控
磁控管接到一个可调失配负载上。失配负载的驻波比调到规定的值，且调节电压最小点的位置，以便获得最小输出功率。磁控管在规定的电源电压下工作，在规定的时间内观察阳极电流和输出功率的变化，以便确定是否发生失控。失控可以借助于显示阳极电压和阳极电流关系的示波器方法很方便地进行观察。为了观察失控，特别是连续波磁控管的失控，电源内阻不应超过规定值。3.1.11跳模
磁控管接到一个可调失配负载上。失配负载的驻波比调到规定的值。磁控管工作于规定条件下时，在全相位上改变电乐最小点的位置。跳模通常当频率和／或电压一电流特性和／或输出功率突然有很大的变化时，即表明跳模。对脉冲磁控管，跳模可以用频请分析仪进行观察：这可以由输出频谱的漏线与示波器上显示射频输出功率、阳极电流、归极电压（为失配相位和失配大小的必数或为阳极电流的函数）的双迹扫描共同标志出采。*4*wwW.bzxz.Net
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如果不发生突然变化，电压最小点保持在最大输出功率的位置（通常这是最容易跳模的位置），并且如果必要的话，磁控管可在规定的时间内再作进一步的观察，看是否会由于，比如阴极温度降低而发生跳模的不稳定性。3.1.12低电流阳极电压
进行这种测试时，灯丝电压或电流应固定在某一适当低的值上。阳极电压从零逐渐增加到获得所需阳极电流值为止。阳极电流选定为满荷工作电流的百分之几（通常为5%到10%）。然后测量阳极电压的大小，并应在规定的数值以内。
注：这种测试可以代替起振测试，而起振测试带有主观性，并且由于报荡的起始难以确定。测试应按照制造厂的说明进行，因为某些磁控管需要专门的阴极加热规范，以避免在测试期间由于过度的回轰加热而引起损坏。3.1.13电晕和电弧
见SJ/Z9008.2（IEC235-2）中的6.6条。测试的目的是检查磁控管中的电晕和电弧。电晕和电弧出现在磁控管外部的导电表面上。
工作条件按照制造厂使用说明书的规定。除非另有特别规定，其试验程序如下；（。）给置于试验箱中的磁控管加上所需的阳极电压：（b）试验箱中的压力降低到所需要的值，并在此值维持60秒钟，在此期间内，不应出现电晕或电弧。
3.1.14充压
见SJ/Z9008.2（IEC285—2）中的8条。试验目的是检查管子经受高气压而不致损坏的能力，和为需要的部分提供压力气密封接。
管子的零件连接到规定尺寸的试验箱上，且把压力增加到规定的值。测量漏气速率和机械变形。如果测量结果在规定范围内，则管子为合格的。注：通常以非工作的管子进行测试。3.1.15低／高气压工作
试验目的是检查警子能否在规定环境气压下正带地工作。输人或输出系统放在一些合适的机箱中。如果在规定气压条件下能持续正常地工作，则管子为合格的。
3.1.16重复启动能力
磁控管在规定条件下工作。达到稳定工作状态以后，（断开）高压和灯丝电源。磁控管达到了冷态平衡以后，按照规定的程序重新加上电源电压，并且进行检查，以确定规定时间内阳极电流是否达到了起始稳定值的规定百分比。3。1.17放射稳定性
SJ/29008.8-87
见SJ/Z9008.2（IEC285-2）中的5.5条。除功率和频率以外，既模也应测定。32泳冲磁控管的测试
3.2.1脉冲测试
见SJ/Z9008.2
3.2.2频谱宽度
（IEC285-2）中的6·1~6·6条。见SJ/Z9008.2（IEC285-2）中的7·1条。3.2.3脉冲稳定性
见SJ/Z9008.2
3.2.4伴生调频
（IEC285-2）中的12条。
在工作期间，在频谱分析仪明极射线示波管屏幕上观察频谱图像。如果出现伴生调频，频谱包络将如图1a所示出现一种调制，或者如图1b所示出现部分模移，或者如图1C所示出现双谱现象。伴生调频由通过频谱包络的每个峰的曲线和通过频谱包络每个谷的曲线之间的频率差（图1中的AB两点之间的距离）的方法来确定。由于该值中包括了分析仪的伴生调频，分析仪应先用一已知的连续波振荡器的输出进行校准。并应从上述测最值中扣除掉分析仪固有的伴生调频。调制器输出脉冲之间（相位）的波动或幅度的跳变也应小于规定值。除非另有规定，测试应在额定工作条件下进行。
3.3连续波磁控管的测试
3。3。1失配负载下的最小输出功率磁控管在规定条件下工作，用一个具有规定驻波比的失配负载进行输出功率的测试，并且调节相位，以便能给出最小输出功率，并测量最小功率。注：介质加热用磁控管通常工作于高失配负载下。3.3.2实际应用条件下的输出功率测试目的是估价实际应用于介质加热的磁控管的输出功率。磁控管安装在一个专门的加热设备中。
方法1：
把感有规定液量或规定流速的清水的容器放在加热试验箱中的规定位置上。将磁控管在规定条件下工作一段规定的时间，用温度计或其他合适的计量计测出水的温升。
输出功率由下式计算：
其中：P一输出功率，W，
At=水的温升，℃
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V=水的液量，cm，
T=磁控管工作时间，S。
方法2：
可以用一个具有规定流速的专用水负载来代替方法1中所用的专用容器。输出功率按照盘热法进行计算见SJ/Z9008.2（IEC285-2）中的5·1条方法1）。
注：希望温度上限保持足够低，以使蒸汽的报耗不致严重影响副试请度。3.3，3伴生调频
把一部分输出功率耦合到频谱分析仪上，频谱分析仪的扫描速率相对于所要观察的调制速率既可以很快也可以很慢。对于用波长计观察连续波的情况，把扫描速率调到固有调制频率的附近可能是方便的。所观察到的频率游移极限之差值即为伴生调频。4电压调谐磁控管
为使磁控管具有线性频率/电压特性，必须有很低Q值的阳极电路和控制发射使其低于热阴极的发射电平，可利用注人电子注和控制极来控制发射。籍此条件，频率就可以正比于阳极与冷态不发射的底极之间的电压，底极通常称冷阴极。发射电平由具有约为阳极电压80%电压的控制极控制。4.2测试
4.21电压调谐范围
调节磁控管使其工作在最佳条件下的参考频率上。只改变阳极电压，从而得到高于或低于参考频率的频率。记录最大功率比的频率。这些频率之间的差值即为测试结果。
4.2。2电压调谐灵敏度
见SJ/Z9008.2（IEC235-2）中的13.2条。42。3电压调谐非线性
见SJ/Z9008.2（IEC235-2）中的18·4条。4.2.4调谐速率或调谐速度
见SJ/Z9008.2（工EC235—2）中的13·5条，但删去。最后-段的“缓慢”一词。
4.2。5调谐不连续性
见SJ/Z9008.2（IEC285-2）中的18·6条。4.2.6噪声
见SJ/Z9008.2（工EC285一2）中的第5章和第6章中的有关部分。4。2.7频率推移系数
见SJ/Z9008.2（IEC285-2）中的10·2条。注：用改变控制极电压的方法改变阳极电流。*7*
9008.8-87
说明：
9008.3-87
第4条为IEC285一4A（1975）版补充的内容。频率
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