Приборы М-типа с разомкнутой ЗС и разомкнутым электронным пучком.

8.1. Устройство и принцип работы лампы бегущей волны типа М (ЛБВМ).

По конструкции ЛБВМ делятся на плоские и цилиндрические. Рассмотрим плоскую конструкцию (рис 8.1).Лампа имеет две основные части: инжектирующее устройство и пространство взаимодействия. Инжектирующее устройство состоит из катода 2 и управляющего электрода 3, обеспечивающих создание ленточного электронного потока 1 и ввод его в пространство взаимодействия. Электроны, вылетевшие из катода в скрещенных полях Е_у и В двигаются по циклоидам. Подбираются такие условия, чтобы электроны в момент входа в пространство взаимодействия находился на вершине циклоиды.

Рис 8.1

. В этой точке имеется только горизонтальная составляющая скорости

.

Пространство взаимодействия образованно верхним электродом (ЗС) 4 и нижним электродом 5 (холодным катодом). Когда начальная скорость электронов в пространстве взаимодействия направлена параллельно электродам и равна переносной скорости

,

траектория электрона будет прямолинейной. При отсутствии СВЧ поля электроны должны попадать на коллектор 8. СВЧ сигнал подводится через согласованный вход ЗС 6, а выводится через выходное устройство 7. Если фазовая скорость волны V_ф, равна переносной скорости электронов V_п, то в пространстве взаимодействия происходит увеличение энергии СВЧ поля в результате уменьшения потенциальной энергии электронов. Для предотвращения самовозбуждения имеется поглотитель 9. Процесс взаимодействия похож на процесс в магнетроне. Под действием поперечной составляющей СВЧ поля происходит группирование электронов в области максимума тормозящего поля волны. Продольная составляющая тормозящего СВЧ поля заставляет электроны смещаться вверх к аноду, где эффективность взаимодействия увеличивается. Продольная составляющая ускоряющего СВЧ поля, наоборот, смещает электроны вниз, где эффективность взаимодействия уменьшается.

Электронный поток, входящий в пространство взаимодействия имеет определенную толщину . Верхние электроны испытывают воздействие более сильного СВЧ поля, чем нижние. Поэтому смещение электронов на верхней границе всегда больше, чем на нижней, поэтому сечение пучка пульсирующее: оно в тормозящем поле увеличивается, а в ускоряющем - уменьшается.

Рис 8.2

Расчеты показывают, что в приборах типа М, несмотря на группирование электронов в тормозящем поле, объемная плотность электронного пучка остается постоянной, так как одновременно с продольным группированием происходит увеличение сечения пучка. В конце пути электроны попадут на коллектор. Однако если амплитуда СВЧ сигнала велика, электроны могут попасть раньше на положительную замедляющую систему. Эти электроны отдают максимально свою потенциальную энергию СВЧ полю. Линейная связь выходного и входного сигналов наблюдается до тех пор, пока электроны не начнут вблизи коллектора попадать на ЗС. С дальнейшим повышением мощности входного сигнала все большее число электронов попадает на ЗС, причем точка начала попадания смещается влево. В этом случае замедляется рост выходной мощности, а коэффициент усиления ЛБВМ начинает уменьшаться и происходит переход в режим насыщения.

Дата добавления: 2015-07-12