多腔磁控管是產(chǎn)生大功率超高頻振蕩的一種高效率微波電子管。

　　現(xiàn)代實用磁控管的陽極是由整塊金屬制成的圓柱體開有很多個諧振腔，中心是圓柱形陰極電子發(fā)射極，在兩端安裝永磁磁極形成固定磁場；由圓柱形熱陰極發(fā)射的電子流受到陽極與陰極間的電場和外加軸向恒定磁場的作用，形成復雜的運動軌跡，激勵諧振腔產(chǎn)生超高頻振蕩；其振蕩的能量一般用置于諧振腔內(nèi)部的耦合環(huán)經(jīng)過同軸線引出；磁控管發(fā)生的脈沖功率可以高達10Mw。主要用于雷達發(fā)射機、微波爐和其他大功率超高頻振蕩器。

研發(fā)

　　1920年，AlbertHull于美國“通用電氣”發(fā)明了一種由數(shù)支管型陽極環(huán)繞一個中心陰極的分瓣電極式“磁”控管/split-anodemagnetron，只達到了30kHz。

　　1921年，東普魯士人ErichHabann發(fā)明了使用兩端磁極形成固定內(nèi)部磁場的磁控管，取代了Hull使用的電場電極，雖只有等效2腔的設計并缺乏實用價值，但這是磁控管的關鍵，首開了不依賴龐大的外加交變電磁場激勵裝置的自激振蕩，由此實現(xiàn)了“磁”控，使小體積高效率高頻率成為可能，這也是后來Hollmann和Randall設計的基礎。

　　1935年：A.L.Samuel于“貝爾實驗室”開發(fā)出多腔磁控管的模型。同年法國Gutton用磁控管產(chǎn)生16厘米波長，

　　1935年11月29日德國人H.E.Hollmann注冊了一項多腔磁控管專利，具備兩端磁極，4腔結構，與當今磁控管已極為接近。但當時德國在二戰(zhàn)前傾國家資源的10年雷達研究中，除常規(guī)的真空三極管震蕩器雷達外，于1934年選擇“調(diào)速管/Klystron”用于雷達，較前者功率密度更高，較后來的磁控管功率密度低卻更容易穩(wěn)定頻率。并于1939年制成實用的FuMG39“維爾茨堡/Würzburg”-A雷達，頻率560MHz，脈沖功率7-11千瓦，設備連天線全重1.5噸，初始設計配合88毫米高射炮使用，架在4輪拖車上一同機動，亦需展開后固定使用，累計制造了約4000部；第三帝國總理希特勒當即參觀了這種雷達（此時還沒有配套的火控系統(tǒng)，雷達員只是用電波發(fā)現(xiàn)敵方戰(zhàn)機方位，口述通知高炮兵后，后者仍需靠肉眼和光學測距鏡尋的并射擊）。而Hollmann的磁控管設計當時未得到足夠的資源將其專利實用化，后于1938年將全部專利公開。同期德國空軍將調(diào)速管縮小后，于1942年在夜間戰(zhàn)斗機上列裝FuG202“夜光石/Lichtenstein”機載雷達，頻率約500MHz，功率只有450瓦，重約55公斤。當1943年2月2日，德軍在荷蘭鹿特丹擊落一架英國空軍的斯特林轟炸機的殘骸中發(fā)現(xiàn)了磁控管雷達后，才意識到其作用，并開始緊急研制；雖然德國知道磁控管的原理，開發(fā)實用雷達仍有大量工作，F(xiàn)uG224“柏林”雷達終于1944年后期完成，頻率3.3GHz，脈沖功率10千瓦，來得太晚也太少。

　　1936年蘇聯(lián)的Aleksereff和Malearoff根據(jù)查到的資料制成一只能實際運行的磁控管。達到了300瓦功率，3GHz頻率，10cm波長。蘇聯(lián)的雷達主要參照德國雷達采用“反射式調(diào)速管/Reflex-Klystrons”也沒有將磁控管實用化，且頻率較低在200MHz；同樣首先用于陸軍，“縮小”后亦于1942年裝在PetljakowPe-2大型夜戰(zhàn)機上。蘇聯(lián)紅海軍在戰(zhàn)爭中缺乏施展的余地，處于次要地位，不過海軍士兵上岸步戰(zhàn)變?yōu)椤昂谒郎瘛卑l(fā)揮了出人意料的戰(zhàn)斗力。

　　1940年哈利·布特和約翰·藍道爾JohnRandall于英國“伯明翰大學”，在Hollmann的基礎上，將4腔改為6腔，并在外壁增加水冷設施，成功達到了數(shù)千瓦的脈沖功率，3GHz頻率，10cm波長（蘭道爾此前已經(jīng)研究磁控管多年，但他本人最初的牛角形設計，仍采用沿軸分布的多個環(huán)形線圈產(chǎn)生交變磁場，而非Habann首先采用的兩端永磁磁極誘發(fā)交變磁場，是另一種實用性不強的式樣）；功率的增強使其具備了用作雷達的實用標準。而英國在二戰(zhàn)前傾國家資源的10年雷達研究中，選擇使用大量的傳統(tǒng)水冷真空雙三極管震蕩電路通過相陣天線疊加增強和掃描的“短波雷達”技術，振蕩器頻率30MHz，在全英構筑了被稱為“鏈屋/ChainHome”的龐大天線陣，整個雷達系統(tǒng)需依賴大型天線，不可移動，在1940年的不列顛空戰(zhàn)時發(fā)揮了極大作用。同期的英國海軍的艦載雷達也使用真空三極管震蕩器，1938年Type79radar研制成功，1940年改良為Type279并立即裝上了“胡德號/HMShood”等英國大型戰(zhàn)列艦，頻率40MHz，疊加功率70千瓦。

　　美國自1936年10月開始研制雷達，主要參照英國短波雷達，使用水冷真空雙三極管振蕩器達到更高頻率約200MHz；1938年海軍試制了XAF雷達，并搬上戰(zhàn)列艦“紐約號”試用，XAF雷達不太可靠，后被更專業(yè)的美國無線電公司RCA研制的XCAM雷達取代；XCAM雷達在改良的同時也出了陸軍版本，1940年陸軍擁有了SCR-268radar，頻率205MHz，疊加功率50千瓦，1941年12月其改良型SCR-270在珍珠港的奧帕納山頭上發(fā)現(xiàn)了來襲的日機。1940年敦刻爾克大撤退，盟軍丟失了近乎所有的在歐洲的重型裝備，英國此時戰(zhàn)爭資源已捉襟見肘；大英帝國首相丘吉爾知道英國已無力再開發(fā)磁控管雷達，令亨利·蒂澤德HenryThomasTizard爵士實施“蒂澤德行動/TizardMission”，將磁控管雷達技術交給美國繼續(xù)開發(fā)；由此“藍道爾”將其設計帶到美國，成為美國微波雷達之父，從而使得大戰(zhàn)中美國的分米波雷達技術突飛猛進，雖然在最初講解時，沒有人能明白這位英國人在用英語說什么。蘭道爾的設計于1年后在美國完成并小批量生產(chǎn)，由此脈沖功率10千瓦級別的雷達系統(tǒng)終于縮小并減輕至100公斤以下，比德國的同功率級FuMG39“維爾茨堡/Würzburg”-A雷達輕了1個數(shù)量級，不過因波長過于接近水分子的諧振頻率2.45GHz會受雨、雪、霧的影響；2年后改良后開始大批量制造，又作為援助物資提供給盟軍各國包括英國。

　　同期曾在德國獲得博士學位的日本人“伊藤庸二”在地球另一端進行對磁控管和雷達的研究，1941年10月制成了日本的第一支實用磁控管，水冷，頻率3GHz，最初脈沖功率500瓦，后逐步穩(wěn)定在2千瓦。但1941年日本從德國獲得了機載調(diào)速管雷達，少量裝在九六式陸上攻擊機上用于太平洋反潛；日本海、陸軍的雷達根據(jù)各種途徑獲得的資料參照英國短波雷達開發(fā)，起步更晚，頻率40MHz至100MHz，以致1944年10月的萊特灣海戰(zhàn)中還主要依賴探照燈夜戰(zhàn)；由此伊藤的磁控管也未實用化。

　　而McLaughlin聲稱“蘇聯(lián)卻于40年代出版的刊物上聲稱兩名蘇聯(lián)學者先于1936年制成了多腔磁控管，以將它的發(fā)明歸功于自己名下（其類似的主張在飛機，無線電等多項榮譽中屢見不鮮），卻無法掩蓋大戰(zhàn)中蘇聯(lián)雷達與無線電技術落后，成為各交戰(zhàn)國中唯一在二戰(zhàn)時往夜間戰(zhàn)斗機上裝米波雷達國家以及其戰(zhàn)列艦還要裝英國的艦載雷達的事實?！?/span>

原理

　　借由相互垂直的磁場和電場形成的高頻電磁場，電子與高頻電磁場發(fā)生相互作用，產(chǎn)生微波能。電子從位于中心的陰極射出,被勞倫茲力誘導呈現(xiàn)螺旋運動,在其運動路徑被施加電場做震蕩,產(chǎn)生高頻輻射。

應用

雷達

　　主條目：雷達

　　在一個雷達裝置中，磁控管的波導被連接到天線。磁控管被施加電壓的極短脈沖操作，導致高功率微波能量的短脈沖被輻射。如在所有主雷達系統(tǒng)中，輻射反射離開一個目標被分析以產(chǎn)生一個屏幕上的雷達圖像yo。

加熱

　　在微波爐中，波導引出的射頻透明端口到烹飪室中。

照明

　　在微波激發(fā)照明系統(tǒng)，比如微波硫燈，一個磁控管提供一個微波場通過波導傳遞到包含有發(fā)光物質(zhì)（例如，硫，金屬鹵化物等）的照明腔。這些燈比照明的其它方法要復雜得多，雖然高效但不常用。

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