与到目前为止讨论的电子管不同，磁控管是一种交叉电场管，电场和磁场在其中交叉，即彼此垂直。在TWT中，观察到电子在与RF相互作用时比在速调管中相互作用的时间更长，因此效率更高。磁控管中遵循相同的技术。

磁控管的类型

磁控管主要有三种类型。

负电阻类型

• 使用两个阳极段之间的负电阻。
• 它们效率低。
• 它们用于低频(<500 MHz)。

回旋加速器频率磁控管

• 考虑了电子元件和振荡电子之间的同步。

• 对于高于100MHz的频率有用。

行波或腔类型

• 考虑到电子与旋转电磁场之间的相互作用。

• 提供高峰值功率振荡。

• 在雷达应用中很有用。

腔磁控管

磁控管之所以称为腔磁控管，是因为将阳极制成谐振腔，并使用永磁体产生强磁场，这两种磁场的作用都使器件起作用。

腔磁控管的构造

中心有一个厚的圆柱形阴极，轴向固定有一个圆柱形的铜块，它充当阳极。该阳极块由许多用作谐振阳极腔的槽组成。

存在于阳极和阴极之间的空间称为相互作用空间。在腔磁控管中径向存在电场，而轴向存在磁场。该磁场由永磁体产生，永磁体被放置成使得磁力线平行于阴极并且垂直于存在于阳极和阴极之间的电场。

下图显示了腔磁控管的结构细节，以及轴向存在的磁通量磁力线。

该腔磁控管具有8个彼此紧密耦合的腔。 N腔磁控管具有$ N $的工作模式。这些操作取决于振荡的频率和相位。围绕腔谐振器的环的总相移应为$ 2n \ pi $，其中$ n $为整数。

如果$ \ phi_v $表示相邻腔之间的交流电场的相对相位变化，则

$$ \ phi_v = \ frac {2 \ pi n} {N} $$

其中$ n = 0，\：\ pm1，\：\ pm2，\：\ pm \：(\ frac {N} {2} -1)，\：\ pm \ frac {N} {2} $

这意味着如果$ N $是偶数，则可以存在$ \ frac {N} {2} $共振模式。

如果，

$$ n = \ frac {N} {2} \ quad然后\ quad \ phi_v = \ pi $$

这种共振模式称为$ \ pi-mode $。

$$ n = 0 \ quad，然后\ quad \ phi_v = 0 $$

之所以称为零模式，是因为阳极和阴极之间没有RF电场。这也称为边缘场，磁控管中不使用此模式。

腔磁控管的操作

当腔速调管在运行时，我们要考虑不同的情况。让我们详细了解它们。

情况1

如果没有磁场，即B = 0，则可以在下图中观察到电子的行为。考虑一个例子，其中电子a在径向力的作用下直接到达阳极。

情况二

如果磁场增加，则横向力会作用在电子上。在下图中可以观察到这一点，考虑到电子b采取弯曲路径，而两个力都作用在其上。

该路径的半径计算为

$$ R = \ frac {mv} {eB} $$

它与电子的速度成比例地变化，并且与磁场强度成反比。

情况3

如果磁场B进一步增大，则电子遵循诸如电子c之类的路径，仅掠过阳极表面并使阳极电流为零。这称为“临界磁场” $(B_c)$，它是截止磁场。请参考下图以获得更好的理解。

案例4

如果磁场大于临界磁场，

$$ B> B_c $$

然后，电子遵循电子d的路径，其中电子跳回到阴极，而不到达阳极。这导致阴极的“回热”。请参考下图。

这是通过在振荡开始后切断电源来实现的。如果继续这样，则阴极的发射效率受到影响。

具有有源射频场的腔磁控管的操作

到目前为止，我们已经讨论了腔磁控管的操作，其中在磁控管的腔体中没有射频场(静态情况)。现在让我们讨论当我们有一个活跃的射频场时它的操作。

与TWT中一样，我们假设由于某些噪声瞬变而存在初始RF振荡。通过设备的操作来维持振荡。在此过程中发射出三种电子，在三种不同情况下，其作用被理解为电子a ， b和c 。

情况1

当存在振荡时，电子a会减慢传递能量的速度。这类将能量转移到振荡中的电子称为受宠电子。这些电子负责聚集效应。

情况二

在这种情况下，另一个电子，例如b ，从振荡中获取能量并增加其速度。完成后，

• 它弯曲得更厉害。
• 它在交互空间上花费的时间很少。
• 它返回到阴极。

这些电子称为不利电子。他们不参与聚束效应。而且，这些电子是有害的，因为它们会引起“回热”。

情况3

在这种情况下，稍后发射的电子c移动得更快。它试图赶上电子a 。下一个发射的电子d，尝试步骤用。结果，有利的电子a ， c和d形成电子束或电子云。它称为“相位聚焦效应”。

通过查看下图可以更好地理解整个过程。

图A显示了不同情况下的电子运动，而图B显示了形成的电子云。这些电子云在设备运行时发生。存在于这些阳极段的内表面上的电荷跟随空腔中的振荡。这将产生一个顺时针旋转的电场，在执行实际实验时可以实际看到该电场。

当电场旋转时，磁通线平行于阴极形成，在其共同作用下，电子束形成有四个辐条，这些辐条以规则的间隔指向，并以螺旋形轨迹指向最近的正极阳极段。