一、簡介

磁控管是一種用來產生微波能的電真空器件。實質上是一個置于恒定磁場中的二極管。管內電子在相互垂直的恒定磁場和恒定電場的控制下，與高頻電磁場發生相互作用，把從恒定電場中獲得能量轉變成微波能量，從而達到產生微波能的目的。同時，磁控管是一種消耗品，容易老化和消磁。

磁控管由一密封真空管組成，管內有一柱形中心陰極(電子源)，置于一柱形陽極里，電子被靜電場吸引流至陽極。沿真空管軸的一穩定磁場使電子偏離其徑向路程，繞陰極旋轉，產生微波頻率的振蕩。廣泛用于雷達發生器。

二、發展

早期的磁控管（負阻磁控管和回旋磁控管）由于效率極低，沒有實用意義。1935年A.L.Samuel最早研制出多腔磁控管的模型。同年法國Camille Gutton用磁控管產生16厘米波長，11月29日德國人H.E. Hollmann注冊了一項更為出色的多腔磁控管專利。而蘇聯卻聲稱第一只多腔磁控管是蘇聯工程師Н.Ф.阿列克謝也夫和Д.Е.馬遼邏夫于1936～1937年間制成的。1939年,英國物理學家H.A.H.布特和J.T.蘭道爾制成了完全實用化的多腔磁控管。在第二次世界大戰中，多腔磁控管廣泛用于軍用雷達發射機，發揮了很大的作用。到1945年,其工作頻率已達30吉赫。一般所稱的磁控管,即指多腔磁控管。

三、工作原理

磁控管通常工作在π模，相鄰兩個諧振腔腔口處微波電場相位正好相差180°，即微波電場方向正好相反(圖2)。雖然這種微波場為駐波場，但在π模的情況下，相當于兩個相同的微波場在圓周上沿相反的方向運動，兩個場的相速值相等。從陰極發射出的電子在正交電磁場作用下作輪擺線運動。調節直流電壓和恒定磁場,使電子在圓周方向的平均漂移速度v=E/B正好等于在其方向上運動的一個微波場的相速v（式中E是直流電壓在互作用空間產生的直流電場平均值,B為軸向恒定磁感應強度），電子就可以與微波場作同步運動。在同步運動過程中，處在微波減速場中的那部分電子將自己的直流位能逐漸交給微波場，并向陽極靠攏，最后為陽極所收集。這部分電子向微波場轉移能量，有利于在磁控管中建立穩定的微波振蕩，故稱為有利電子。處在微波加速場的那部分電子從微波場獲得能量并向陰極運動，最后打在陰極上。這部分電子稱為不利電子。

磁控管

不利電子在回轟陰極時打出大量的次級電子，使互作用空間電子的數量因之增加。最大減速場區是電子的群聚中心。在它兩旁的電子都受到向這個群聚中心靠攏的力而向群聚中心運動。最大加速場區是電子的散聚中心，附近的電子都受到背離散聚中心的力,分別向左右兩邊運動，轉化為有利電子。

磁控管

這樣，在振蕩建立過程中不利電子越來越少，有利電子越來越多，并向群聚中心集中，逐步在互作用空間形成輪輻狀電子云。這種處于不同相位下的電子在互作用空間自動群聚成輪輻狀電子云的現象，稱為自動相位聚焦。在互作用空間的微波場，隨著遠離陽極表面而指數衰減。因此,在陰極表面的微波場極弱,對電子的群聚作用極小，在陰極附近不會形成明顯的電子輪輻，而是形成幾乎均勻分布的電子輪轂。 磁控管在互作用空間的電子中有利電子占絕大多數，而且均在向陽極運動過程中,有利電子回旋的時間又較長,它們能夠充分地將直流位能輪換成微波能量；回轟陰極的電子比較少，而且它們從陰極發射后不久就打在陰極上，因而從微波場吸收能量也較少。這樣，互作用空間全部電子與微波場相互作用的總的效果是，電子將直流位能交給微波場，在磁控管中建立起穩定的微波振蕩。

四、分類和應用

磁控管，按工作狀態可分為脈沖磁控管和連續波磁控管；按結構特點可分為普通磁控管、同軸磁控管和反同軸磁控管；

微波磁控管

按頻率可調與否，可分為固定頻率磁控管和頻率可調磁控管。頻率可調磁控管又可分為機械調諧磁控管和頻率捷變磁控管。另外還有一類借助改變陽極電壓實現頻率調諧的電壓調諧磁控管。

脈沖磁控管的工作脈沖寬度可在 0.004～60微秒范圍內變化，工作頻率范圍在250兆赫至120吉赫之間，脈沖功率從幾十瓦到幾十兆瓦，效率可達70%，壽命可達幾萬小時。脈沖磁控管廣泛用于引導、火控、測高、機載、艦載、氣象等各種雷達中。

連續波磁控管用于電子對抗、工業加熱和微波理療。功率在 400～1000瓦之間的廉價的連續波磁控管還廣泛用于家用微波灶。為了不干擾雷達和通信設備的正常工作，醫用、工業加熱和烹調用磁控管的工作頻率通常為915±25兆赫及2450±50兆赫。

連續波磁控管

頻率可調磁控管，特別是頻率捷變磁控管能提高雷達的抗干擾能力。

連續波磁控管

電壓調諧磁控管通常作為電子對抗設備的功率源，可提供幾瓦到幾百瓦的連續波功率。它具有調諧速度快、調諧線性好等優點。小功率電壓調諧磁控管調諧范圍可達2:1，4:1，甚至20:1，能大大提高各種雷達的電子對抗能力。它的主要缺點是輸出功率不夠大，不能用于雷達的電子反對抗措施。