Impedancja wyjsciowa magnetronu

[Romekd]

Witam.
Magnetron prawdopodobnie nigdy nie zostanie wyparty przez półprzewodniki albowiem przy stosunkowo prostej budowie pozwala generować fale elektromagnetyczne o częstotliwościach od setek MHz do około 150GHz i mocy ciągłej od ułamka wata do bodajże 70kW, a w impulsie nawet do 20MW. Ponadto sprawność energetyczna magnetronów jest bardzo wysoka (50-80%). Niestety do prawidłowego funkcjonowania potrzebują one wysokiego napięcia (od kilku kV do ponad 100kV w przypadku tych najmocniejszych magnetronów). O tym fakcie należy bezwzględnie pamiętać bawiąc się np. w naprawę kuchenki mikrofalowej, w której transformator sieciowy potrafi dostarczać napięcia o wartości około 2kV przy mocy dochodzącej w niektórych domowych kuchenkach do 2kW!
Jeśli chodzi o działanie to w dużym uproszczeniu można powiedzieć, że magnetron jest lampową diodą, na zewnątrz której zostały umieszczone dwa mocne magnesy wytwarzające silne pole magnetyczne skierowane wzdłuż osi katody. Po włączeniu takiej diody rosnący prąd elektronowy, płynący z katody do anody, w wyniku oddziaływania silnego pola magnetycznego jest jest coraz mocniej odchylany od anody aż do całkowitego rozłączenia i zaniku prądu anodowego. W momencie przerwania obwodu prądu oddziaływanie znika (gdyż wartość prądu spada do zera) i cały proces powtarza się z ogromną częstotliwością.
Rzeczywisty magnetron wykonany jest przeważnie z cylindrycznej katody oraz współosiowego z nią miedzianego bloku anodowego, zawierającego od 6 do 40 wnęk, które stanowią łańcuch sprzężonych wzajemnie obwodów rezonansowych. W jednym z nich umieszczona jest pętla sprzęgająca pozwalająca przekazywać na zewnątrz powstającą energię w.cz. Na zewnątrz bloku anodowego umieszczony jest stosunkowo duży radiator umożliwiający chłodzenie magnetronu.
Nie wiem czy nie za bardzo uprościłem zagadnienie, ale chyba tak można króciutko opisać ten element.
Pozdrawiam serdecznie,
Romek

[Nieznaczny]

Dziękuję za wyjaśnienia. nie mam niestety książki, w której byłby omówiony magnetron, a w książkach o lampach, do których mam dostęp nic o nim nie napisano.

[senicz]

Jesli jest taki dobry i szybki tan magnetron to moze zrobic na nim wzmacniacz audio w klasie D?

[Nieznaczny]

A no właśnie. Czy magnetron jest po prostu szybkim przełącznikiem czy też można o nim powiedzieć że jest elementem wzmacniającym? Jeśli tak to co on właściwie wzmacnia skoro tylko odchyla kierunek strumienia elektronów. No i ciekaw jestem jakiego rzędu są najmniejsze częstotliwości generatorów jakie można z jego pomocą zrobić.

[senicz]

No wzmacnia generacje. Ale jak by sie mu dalo zamiast magnesow elktromagnesy i zmienilo prad to on by dawal moc. Potrzebny bylby tylko filtr na te 2Ghz aby nie spalic wysokotonowego i moze jaka przekladnia aby dopasowac go do glosnika? Jak widac sprawa jest prosta i dlaczego nikt tego jeszcze nie robi?

[Alek]

Błagam- nie bredzić. Pierwej radzę naprawdę poczytać o magnetronach, indukcji krytycznej, warunkach wzbudzenia drgań... . Przecież zmiana indukcji zmienia zupełnie warunki pracy magnetronu!

Senicz-co za głupoty wypisujesz? Co to znaczy "wzmacnia generacje"
Cóż to w ogóle za brednie

Magnetron jest generatorem mikrofal. Jest lampą mikrofalową a nie audio!
Słabo mi się robi na samą myśl, że ktoś nie daj Boże przeczyta powyższe brednie i zacznie bawić się włączonym nieosłoniętym magnetronem pośrodku pokoju.

Więcej odpowiedzialności Panowie w pisaniu postów.

[Romekd]

Witam.
Aby rozjaśnić nieco zagadnienie i ostudzić zapał niektórych kolegów dodam, że magnetron posiada jedynie cztery wyprowadzenia. Dwa z nich, umieszczone w dolnej części lampy służą do doprowadzenia napięcia żarzenia i są wewnątrz magnetronu połączone również z katodą lampy. Trzecie to obudowa magnetronu będąca zarazem wyprowadzeniem anody i ostatnie czwarte umieszczone w górnej części lampy to ćwierćfalowy dipol z którego w postaci pola w.cz wypromieniowywana jest energia powstająca wewnątrz magnetronu. Ta ostatnia elektroda umieszczana jest wewnątrz falowodu przez który mikrofale dostają się do wnętrza kuchenki.
Całą elektronikę znajdującą się wewnątrz prostej kuchenki mikrofalowej stanowią: dużej mocy transformator dostarczający wysokie napięcie anodowe i napięcie żarzenia, wysokonapięciowa dioda prostownicza, sporych rozmiarów papierowo olejowy kondensator o pojemności 0,68 do 1,5uF/1900-2300V(AC) i prosty mechanizm „zegarowy” służący do ustawienia czasu oraz „mocy” urządzenia oraz kilka wyłączników „bezpieczeństwa” i czujników temperatury.
Niestety na parametry magnetronu nie da się wpływać, gdyż zależą one od jego wewnętrznej budowy oraz natężenia pola magnetycznego wytwarzanego przez magnesy. Regulacja „mocy” kuchenki mikrofalowej polega w rzeczywistości na przełączeniu trybu pracy magnetronu z ciągłego na przerywany – zmniejszając moc w wydłużamy czasy przerw w stosunku do czasu pracy lampy. W załączniku umieściłem dwa zdjęcia typowego „kuchenkowego” magnetronu. Widać na nich dwa duże pierścieniowe magnesy ferrytowe, wytwarzające pole magnetyczne oraz aluminiowe blaszki radiatora, między którymi przechodzi zimne powietrze z wentylatora chłodząc lampę i wydmuchując z kuchenki opary powstające podczas gotowania posiłków.
Pozdrawiam,
Romek

[staszeks]

Alku!
Ugotuje sobie gałki oczne.
Jak jajka - na twardo

[Romekd]

Słuszna uwaga Staszku. Podpisuje się oboma rękami pod tym co napisałeś Ty i Alek. Dodam jeszcze że wystawianie się na na działanie mikrofal o natężeniu tysiąc razy mniejszym niż daje opisywany magnetron jest niebezpieczne dla zdrowia! Mikrofal się Panowie nie czuje, podobnie jak promieniowania jonizującego, a gdy się już poczuje to będzie naprawdę za późno!
Jeżeli już ktoś z Was chce pobawić się w robienie łączności (czy inne eksperymenty) przy zastosowaniu fal centymetrowych to proponuje przeróbkę na nadajnik starego konwertera satelitarnego. Opisy są gdzieś w internecie.
Pozdrawiam,
Romek

[Alek]

Już przy gęstości mocy mikrofalowej rzędu 1mW/cm^2 dopuszczalny czas przebywania wynosi 20 minut dziennie, przy czym należy chronić oczy. Są to teoretycznie stare normy ZSRR z lat 60. Sądzę, że mogą one być teraz ostrzejsze. Przy 0,1 mW/cm^2 te same dane mówią o czasie pracy 1-2h dziennie. Przeprowadzając swego czasu próby z klistronami refleksowymi miałem na uwadze te dane. Pragnę zauważyć, że taki popularny klistron 2K25 generuje do 30mW mocy w paśmie X. Zatem przy wylocie anteny tubowej uzyskuje się gęstość mocy rzędu 1mW/cm^2!. Dlatego pod żadnym pozorem nie wolno patrzeć w wylot pracującego falowodu, choćby moc mikrofalowa nie była duża. Przypomina to nieco rzecz bardziej znaną-lasery-wskaźniki o mocy kilku mW, które jednak mogą z łatwością uszkodzić wzrok.

[tszczesn]

Zbużę wasze wyobrażenia o magnetronie jako tylko mikrofalowym generatorze. Milton S. Kiver opisał w swojej książce magnetron skonstruowany przez General Electric, miniaturowy magnetron zbudowany jest w bańce szklanej z miniaturową podstawką 7-mio nóżkową (wymiary EF94) z zewnętrznym magnesem i obwodem rezonansowym pracujący od kilku Hz do 1000MHz z moca około 1,5W. Niestety nie podał typu tego magnetronu.
Marek

Od kilku Hz??? Jakoś nie wydaje mi się to realne... Owszem pierwsze magnetrony nie były wnękowe tylko rezonansowe, ale i tak nie dało się zejść poniżej kilkuset MHz. A magnetron jest tylko generatorem - tam nawet jakbyś bardzo chciał to nie możesz zrobić wejścia. Wzmcniać sygnały może klistron, może lampa z falą bieżącą, ale nie magnetron.

[Alek]

Magnetron jest bardzo szczegónym przypadkiem lampy z falą bieżącą

[Romekd]

Witam.

Milton S. Kiver opisał w swojej książce magnetron skonstruowany przez General Electric, miniaturowy magnetron zbudowany jest w bańce szklanej z miniaturową podstawką 7-mio nóżkową (wymiary EF94) z zewnętrznym magnesem i obwodem rezonansowym pracujący od kilku Hz do 1000MHz

Marku mnie też to pachnie pomyłką lub żartem. Fala o częstotliwości 1GHz ma długość 30cm i dla takiej fali mogę sobie wyobrazić obwód rezonansowy, ale dla częstotliwości 10Hz miałaby długość aż 30000km. Możesz sobie wyobrazić rezonator będący w rezonansie na 10Hz?

[Romekd]

Już przy gęstości mocy mikrofalowej rzędu 1mW/cm^2 dopuszczalny czas przebywania wynosi 20 minut dziennie, przy czym należy chronić oczy. Są to teoretycznie stare normy ZSRR z lat 60. Sądzę, że mogą one być teraz ostrzejsze.

Alku, jak do tych norm ma się promieniowanie telefonu komórkowego pracującego na granicy zasięgu z częstotliwością 1,8 GHz? A są tacy „eksperci” którzy twierdzą, że telefony te są obojętne dla naszego zdrowia
Pozdrawiam

[senicz]

No tak, zarty na temat lamp tej mocy sa nie na miejscu.
Mam nadzieje, ze nikt nierozsadny nie wezmie sie za takie roboty.
Oczywiscie taka lampe mozna zmusic do pracy jako wzmacniacz zmieniajac jej prad w elektromagnesie i zmieniajac warunki pracy polem magnetycznym. Pewnie jakis uzysk mocy w stosunku do mocy sterojacej powstanie a to juz jest wzmocnienie. Ale to tylko tak teoretycznie bo na lampach znam sie slabo.