ЛАМПА БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ

Электровакуумный СВЧ прибор, работа которого основана на длительном взаимодействии бегущей электро-магн. волны и электронного потока, движущихся в одном направлении. ЛБВ предназначена главным образом для широкополосного усиления СВЧ колебаний в диапазоне частот от 300 МГц до 300 ГГц, а также для преобразования и умножения частоты и др. целей. Идея создания ЛБВ принадлежит амер. инж. А. Гаеву, который в 1936 впервые предложил и запатентовал ЭВП, работающий на принципе взаимодействия потока электронов с электрич. полем бегущей волны. Первая ЛБВ создана амер. учёным Р. Компфнером в 1943; первые теоретич. работы по ЛБВ опубликованы амер. физиком Дж. Пирсом.

К осн. узлам ЛБВ относятся: электронная пушка, формирующая электронный поток; замедляющая система, понижающая скорость бегущей волны вдоль оси ЛБВ до скорости, близкой к скорости электронов; фокусирующие устройства (периодич. система пост, магнитов, соленоид и др.) для удержания магн. полем электронного потока заданных границах поперечного сечения по всей его длине; коллектор для улавливания электронов; вводи вывод энергии электро-магн. колебаний, с помощью которых усиливаемый сигнал соответственно вводится в замедляющую систему и выводится из неё, и поглотитель энергии СВЧ колебаний (на небольшом участке замедляющей системы) для устранения самовозбуждения ЛБВ из-за отражений волн от концов замедляющей системы.

Усиление СВЧ колебаний в ЛБВ происходит след, образом. Ускоренные в электронной пушке электроны влетают в пространство взаимодействия замедляющей системы. В это же пространство через ввод энергии подаются усиливаемые СВЧ колебания. Благодаря определённой конфигурации металлич. элементов замедляющей системы электрич. поле волны в пространстве взаимодействия имеет составляющую, направленную вдоль оси прибора, с которой и происходит взаимодействие электронов. В замедляющей системе фазовая скорость электро-магн. волны понижается до скорости, близкой к продольной скорости электронов, что позволяет осуществить синхронизм электронов и волн. Выполнение условия син-жронизма - одна из отличит, особенностей ЛБВ.

В результате взаимодействия с электрич. полем бегущей волны электроны тормозятся или ускоряются - в зависимости от фазы электрич. поля. При этом происходит модуляция электронного потока по плотности: образование сгустков, сопровождающееся возбуждением в замедляющей системе электро-магн. поля, тормозящего электроны в сгустке. При торможении электроны отдают свою энергию, увеличивая энергию поля волны, т. е. усиливая входной сигнал. Если ср. скорость электронов несколько превышает скорость распространения •олны, то фаза возбуждаемого сгустками поля близка к фазе поля волны в замедляющей системе и усиление больше, чем при точном синхронизме электронов и волны.

Область значений скоростей электронов, при которых происходит усиление, обычно невелика. В результате торможения сгустков условие синхронизма нарушается, что является одной из причин относительно низкого электронного кпд ЛБВ. Поэтому в режиме большого сигнала ср. скорость электронов должна несколько превышать оптимальную скорость по усилению малого сигнала. По способу преобразования энергии источников питания в энергию СВЧ колебаний ЛБВ относятся и О-типа приборам.

Гл. достоинство ЛБВ по сравнению с др. усилит. ЭВП СВЧ (клистронами и магнетронного типа усилителями) - широкая полоса усиливаемых частот. Способность ЛБВ усиливать в широкой полосе частот обусловлена свойством замедляющей системы сохранять постоянным значение скорости распространения бегущей волны при изменении частоты входного сигнала в широких пределах. Наиболее широкополосными являются ЛБВ со спиральными замедляющими системами; скорость распространения бегущей волны в них сохраняется практически постоянной при изменении частоты входного сигнала в пределах 1-2 октав и более.

В мощных ЛБВ широкое применение нашли замедляющие системы типа цепочек связанных резонаторов, которые обеспечивают наиболее эффективный отвод тепла, выделяющегося в результате оседания части электронного потока на их поверхности (см. Динамическое токооседание). Недостатком таких ЛБВ является сравнительно узкая полоса частот - обычно до 10% от ср. частоты. Замедляющие системы др. типов широкого распространения в ЛБВ не получили.

Copyright © 2002 - 2017 Ravnopravie.kharkov.ua. All Rights Reserved.