EEV磁控管与其他磁控管一样,主要由阴极、阳极、能量耦合装置、磁路和调谐装置五个关键部件构成。其中,阴极负责发射电子,通常采用热发射材料制成;阳极则是接收电子的导体,其结构设计对微波的产生和输出有重要影响;能量耦合装置用于将产生的微波能量有效地传输到外部系统;磁路提供恒定的磁场,保证电子在特定的轨道上运动;调谐装置可调节磁控管的工作频率,以适应不同的应用需求(固定频率型则省略此装置)。
正交电磁场中的电子运动:当磁控管工作时,阴极与阳极之间施加一定的直流电压,从而在两者之间形成恒定的电场。同时,磁路产生的恒定磁场方向与该电场方向相互垂直,即构成了正交电磁场环境。从阴极发射出的电子,在这个正交电磁场中受到洛伦兹力的作用。洛伦兹力的方向垂直于电子的运动速度方向和磁场方向,使得电子不再沿着直线运动,而是沿着复杂的曲线轨迹运动,这些轨迹近似为摆线或圆周运动的组合。
电子与高频电磁场的相互作用及能量转换:随着电子在正交电磁场中的持续运动,它们会与高频电磁场发生相互作用。具体来说,电子的运动状态会受到高频电磁场的影响而发生变化,反过来,高速运动的电子也会对周围的高频电磁场产生扰动。这种相互作用的结果是将电子从恒定电场中获得的能量传递给高频电磁场,从而使高频电磁场的能量不断增强,形成稳定的微波输出。
π模工作状态下的微波输出:EEV磁控管通常工作在π模状态,此时相邻两个谐振腔腔口处微波电场相位正好相差180°,即微波电场方向相反。在这种模式下,虽然微波场表现为驻波场,但实际上相当于两个相同的微波场在圆周上沿相反方向运动,且相速值相等。这样的微波场分布有利于电子与微波场之间的有效能量交换,确保了磁控管能够高效地产生和输出微波。