2021. 6. 13. 21:07ㆍ카테고리 없음
이전 글들에서 마그네트론 발진기가 마이크로파를 만들어 내는 동작 원리와 응용에 대하여 알아보았고, 더욱 깊이 있게 들어가보고자 한다.
Magnetron(마그네트론) 동작 원리 및 응용
마그네트론 발진기(Magnetron Oscillator)는 전기장과 자기장이 서로 수직으로 인가되어 교차장(Crossed Field)이 존재하는 고진공속에서 발생된 전자빔(Electron beam)의 전기에너지를 고출력 전자기파(Electr
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이전 글에서 Magnetron은 전기장과 자기장이 서로 수직으로 인가되어 교차장(Cross Field)이 존재하는 고진공속에서 발생된 전자빔(Electron beam)의 전기에너지를 고출력 전자기파(Electromagnetic wave)에너지로 변환하여 방사하는 전자기파 발생장치라고 했다.
아래 그림과 같이 전자빔을 발생시키는 Cathode와 일정한 동작 주파수를 갖는 공진회로(Resonanace) 그리고 발생된 전자기파를 외부로 방사시키는 출력부로 구성되어 있으며 Cathode와 Anode 사이에 인가된 DC 전압에 의해 전기장과 축 방향으로 인가된 자기장에 의하여, 음극에서 발생된 전자빔은 Lorentz force에 의해 각 방향으로 회전운동을 하게 된다. 이때, 회전 운동하는 전자빔은 공진회로와 특정 주파수에서 공진이 일어나고, 공간적으로 뭉치게 되어 AC 성분을 갖게 된다.
이러한 내용을 좀 더 구체화하는데 도움이 되고자 좋은 내용을 가져와 보았다. 알아보자.
열을 띈 필라멘트로부터의 Electrons는 링 밖으로 방사될 것이다. 그것이 자기장(Magnetic field)를 위한 것이 아니라면 말이다. 그 자기력은 그들의 방향을 바꾸어 원을 그리는 경향을 보이게 된다.
그렇게 함으로 그들은 Cavities의 자연적인 공진 주파수를 뿜어낸다. 이 공진 Cavities 주위의 전류는 공진 주파수에 전자기파를 방출한다.
마그네트론은 자기장과 전기장이 모두 동작에 이용되고, 자기장과 전기장이 수직으로 교차하며 생성되기 때문에 산업계에서 'Cross Field' 장치라고도 부른다. 작용된 자기장은 일정하며 그림에 보이는것과 같이 원형 장치의 중심축을 따라 적용된다.
장치에 대한 전원은 활기찬(energetic) 전자 공급을 위해 중심의 Cathode에 인가되며, 자기장이 형성되지 않았을 때, 그것을 둘러싸고 있는 링을 양극 바깥쪽으로 방사하는 경향이 있다.
- Cavity는 병렬 공진 회로와 유사한 공진회로를 보인다.
- Cavity 주위의 전류가 Inductor의 역할을 한다.
- Cavity에서 발생하는 진동 자기장과 전기장
- 음전하 영역에 도달하는 열을 띈 중심 음극의 전자는 Cavity 주위로 다시 구동하여 자연 공진 주파수를 뿜어낸다.
공진(Resonance)현상 및 회로
잎ㅇㄹㅇㄹ요약 공진회로 또는 동조회로라고 하며 일반적으로 축전기(Capacitor)의 정전 에너지와 코일(Inductor)의 유도기의 전자기 에너지가 자유롭게 변환될 수 있도록 연결된 회로를 의미한다.
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전자는 열적 방출 과정에 의해 열을 띈 Cathode 중심에서 방출되고, Anode를 향해 바깥방향으로 이동하는 가속장을 갖는다.
촉을 형성한 자기장은 초기 방사상 운동과 수직인 전하들에 자기력을 발휘한다. 그들은 원을 그리며 휩쓸려가는 경향이 있고, 원의 주위로 쓸려가는 경향이 있다.
이러한 방식으로, 전하로 이루어지며, 전력 공급에서 나오는 에너지가 전하로 전달된다.
이러한 전자들이 과도한 음전하가 있는 지점으로 쓸려갈 때, 전하가 Cavities 주위로 밀리면서 Cavities의 자연 주파수에 진동 에너지를 전달하는 경향이 있다.
Cavities 주위의 전하가 이렇게 진동하면 전자기파의 방사, 즉 마그네트론의 전자기 출력이 이루어진다.