Электровакуумные приборы магнетронного типа

В начале амплитуда волны слабо меняется, затем темп изменения амплитуды увеличивается. В этом случае электроны начинают достигать поверхности замедляющей системы и, двигаясь в сильном поле, интенсивно обмениваться энергией с волной, резко увеличивая амплитуду последней. При дальнейшем движении, электроны пучка выходят на анод, и темп изменения амплитуды резко падает. И амплитуда стремиться к постоянной величине.

Как видно из Рис.6, влияние объемного заряда уменьшает влияние нормализованной амплитуды, и требуется дополнительное увеличение нормализованной длины q для получения того же значения величины нормализованной амплитуды.

Объемный заряд, также влияет на коэффициент усиления G и на К.П.Д. с увеличением , наблюдается небольшое увеличение коэффициента усиления, и значительное падение К.П.Д.

Особенности механизма насыщения в лучевых приборах М типа, приводят к своеобразной зависимости коэффициента усиления от входного сигнала рис. 7.

При малых входных сигналах пучок группируется слабо, деформации пучка малы, и пучок движется вдали от замедляющей структуры, где мала амплитуда замедленного поля. Поэтому взаимодействие электронов с полем волны слабо и коэффициент усиления невелик. С ростом входного сигнала группировка электронов возрастает, электроны приближаются к замедляющей системе и движутся в области сильного высокочастотного поля, мощность взаимодействия, выходной сигнал и коэффициент усиления возрастают. Рост выходного сигнала длится до тех пор, пока электроны не начнут выходить на анод в конце замедляющей системы. В этом случае осуществляются оптимальные условия взаимодействия пучка и поля, и коэффициент усиления достигает максимального значения. Дальнейший рост входного сигнала не приводит к увеличению выходной мощности, и коэффициент усиления начинает падать.

2.4 Применение ЛБВ типа М

Полоса рабочих частот в усилителях на ЛБВМ достигает 30 % от средней рабочей частоты и определяется дисперсионной характеристикой замедляющей системы. Высокий уровень собственных шумов исключает возможность применения ЛБВМ для усиления маломощных сигналов. Основное применение эти приборы нашли в качестве мощных импульсных выходных усилителей в дециметровом и сантиметровом диапазоне длин волн. 3 Усилитель обратной волны типа М

3 Лампа обратной волны типа М

3.1 Принципиальная схема ЛОВ типа М, общее описание

Лампа обратной волны типа М представляет собой усилитель, или генератор бегущей волны, в котором электронный пучок взаимодействует с обратной пространственной гармоникой замедляющей системы. При этом, поскольку скорость электронов по величине и направлению совпадает с фазовой скоростью обратной гармоники, групповая скорость направлена навстречу движению пучка, что обеспечивает существование положительной обратной связи.

Рис. 8

Схематическое изображение ЛОВ типа М

Если ток луча (пучка электронов) достаточно велик (больше пускового), система оказывается электрически неустойчивой и склонна к самовозбуждению, на частоте, определяемой скоростью электронов. При изменении ускоряющего напряжения меняется скорость электронов и, следовательно, в соответствии с дисперсионной характеристикой, изменяется и генерируемая частота.

На рис. 8 схематически изображен генератор обратной волны типа М цилиндрической конструкции. Электронный пучок, эмиттируемый катодом, под действием поля управляющего электрода (анода) и магнитного поля, движется по циклоидальной кривой, и в необходимый момент вводится в пространство взаимодействия, образованное замедляющей системой и основанием. После прохождения пространства взаимодействия, электроны попадают на коллектор. Поскольку в ЛОВ СВЧ мощность распространяется навстречу движению пучка, вывод энергии расположен у катодного конца лампы. На коллекторном конце лампы расположен поглотитель, роль которого заключается в поглощении волны, отраженной от вывода энергии. В противном случае в приборе может установиться дополнительная паразитная обратная связь, что приведет к изменению пусковых условий по диапазону, и как следствие, к неравномерности частотной характеристики. Наличие паразитной обратной связи может вызвать также колебания типа прямой волны. Если вывод энергии и последующий за ним тракт согласованы идеально, поглощающая нагрузка на коллекторном конце не нужна. Если вместо поглощающей нагрузки поместить ввод энергии и работать при токах ниже пускового, лампа превращается в регенеративный усилитель.

Схемы распределения напряжений в ЛБВ и ЛОВ типов М аналогичны. Группировка электронов и процесс образования переменного тока, а также взаимодействие электронов с СВЧ полем происходит у ЛОВ таким же образом, как и в усилителе прямой волны. Поперечное СВЧ поле осуществляет группировку электронов в тормозящей фазе поля. Энергия электронов преобразуется за счет продольного компонента. Энергия электронов преобразуется за счет продольного компонента СВЧ поля. Электроны, передающие энергию полю, теряют свою потенциальную энергию, и приближаются к замедляющей системе, сохраняя продольную скорость постоянной, и в среднем равной . Таким образом, ЛОВ типа М присущи все принципиальные особенности, характерные для приборов со скрещенными полями: взаимодействие при полном синхронизме, передача потенциальной энергии и как следствие высокий КПД. Кроме того ЛОВ типа М обладает важным в практическом отношении свойством, отличающим ее от приборов типа О, - так называемой “линейностью” частотной характеристики. В приборах типа О скорость электронов, а следовательно, и частота пропорциональны , т. е. являются нелинейной функцией ускоряющего напряжения. В приборах типа М скорость электронов пропорциональна , т. е. частота, если работать в линейном участке дисперсионной кривой, будет являться линейной функцией ускоряющего напряжения. Во всяком случае, при прочих равных условиях в ЛОВ типа М тот же диапазон электронной перестройки осуществляется значительно меньшим изменением напряжения, что является немаловажным для практического использования. В [1] проводится расчет основных характеристик ЛОВ типа М плоского варианта. Учет цилиндричности конструкции не вносит принципиальных изменений в теорию.

3.2 Пусковые условия в генераторе обратной волны типа М

Если заданы длина лампы и ускоряющее напряжение, то анализ пусковых условий ЛОВ должен дать ответ на два основных вопроса: при каком токе возникнут колебания и какая при этом установиться частота. Линейный анализ, проведенный в [1] дает следующие результаты. В лампе обратной волны может возбудиться только такая “горячая” волна, которой соответствует “холодная” волна с фазовой скоростью, равной скорости пучка, т. е. при полном синхронизме (b=0). При этом генерация возможна не при любых значениях параметров, т. е. появляются зоны генерации:

1	2	3	4	5	6