Тема: Лампы обратной волны

Учебные вопросы:

1Принцип работы лампы обратной волны

2 Конструкция лампы обратной волны

1Принцип работы лампы обратной волны

В периодических замедляющих системах электромагнитное поле содержит множество прямых и обратных пространственных гармоник, имеющих различные скорости и бегущих по системе в противоположных направлениях. Скорость и направление движения электронов можно подобрать так, что необходимое для усиления условие синхронизма vо vф может выполняться для одной из пространственных гармоник. Таким образом, электронный поток может взаимодействовать как с прямыми, так и с обратными волнами.Лампа обратной волны является разновидностью лампы бегущей волны. Конструктивно ЛОВ имеет те же элементы, что и ЛБВ. Преобразование энергии в ЛОВ осуществляется так же, как и в ЛБВ: в результате длительного взаимодействия электронного луча с электромагнитной волной, распространяющейся в нерезонансной колебательной, системе. Обычно ЛОВ работает на первой обратной пространственной гармонике, для которой выполняется условие синхронизма.Различие между лампами в том, что в ЛОВ электромагнитная волна движется навстречу электронному потоку.

2 Конструкция лампы обратной волны

Схематическое устройство ЛОВ приведено на рис. 4.29. ЛОВ может работать как в качестве усилителя, так и в качестве генератора, но чаще она используется как автогенератор. При работе в режиме усиления вход лампы располагается у коллектора, а выход — у электронной пушки. Усиливаемый сигнал подается на вход, и его волна движется навстречу электронному потоку. При движении их происходит группирование электронов в сгустки. Концентрации электронов в сгустках нарастает к выходу лампы, достигая максимального значения у начала электронного потока. Процесс группирования электронов принципиально не зависит от направления движения волны относительно направления электронного потока. Передача энергии полю СВЧ происходит при движении электронов в тормозящих полуволнах поля СВЧ.

Для эффективного взаимодействия скорость электронного потока v0 так же, как и в ЛБВ, должна немного превышать скорость волны vф.

Генераторные ЛОВ отличаются от усилительных отсутствием высокочастотного входа; выход же располагается, как и у усилительных ЛОВ,-— у электронной пушки. Вследствие того что в лампе обратной волны энергия поля СВЧ нарастает в направлении, обратном движению электронного потока, через электронный поток осуществляется внутренняя обратная связь и часть энергии волны возвращается электронному потоку, что способствует самовозбуждению. При определенной скорости движения электронного потока обратная связь становится положительной, т. е. выполняется баланс фаз. А скорость электронного потока определяется ускоряющим напряжением. Второе условие самовозбуждении баланс амплитуд — достигается подбором тока электронного потока. При некотором значении тока электронного луча происходит самовозбуждение. Мощность возникших колебаний определяется током электронного луча. Важным достоинством ЛОВ является возможность электронной перестройки частоты колебания в широком диапазоне изменением ускоряющего напряжения. Обычно диапазон электронной перестройки ЛОВ бывает около 30... 40 % средней частоты генерируемых колебаний. Частота генерируемых колебаний ЛОВ не зависит от характера внешней нагрузки, так как в ЛОВ нет резонансной колебательной системы. Лампы бегущей — прямой и обратной—волны подразделяются на две основные группы, различающиеся направлением и значением постоянного магнитного поля: типа О и типа М. В лампах типа О постоянное магнитное поле продольное, оно направлено вдоль электронного потока и предназначено только для фокусировки прямолинейного электронного потока. В лампах типа М постоянное магнитное поле—поперечное, оно направлено перпендикулярно постоянному электрическому полю. В аппаратуре гражданской авиации лампы бегущей и обратной волны используют в качестве генераторов и усилителей непрерывных и импульсных колебаний в диапазонах дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн. Широкополосность этих приборов дает возможность генерировать и усиливать импульсы очень малой длительности — до 0,001 мкс. А это часто бывает необходимо в устройствах радиолокации и многоканальной связи.

Дата добавления: 2015-07-10