Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 11.3.2. Лампы с бегущей волнойПод лампами с бегущей волной здесь подразумеваются такие устройства, в которых усиление происходит за счет взаимодействия электронного пучка с основной пространственной гармоникой периодической замедляющей структуры. Лампы такого типа впервые были описаны Компфнером [248—251] и Пирсом [361, 366, 367], а в дальнейшем более подробно рассмотрены в работах [109, 267, 268, 269, 424, 455, 464, 542].
Рис. 11.10. Лампа бегущей волны со спиралью. Волна распространяется вдоль спирали слева направо. На рис. 11.10 показано типичное устройство подобной лампы, у которой в качестве замедляющей структуры использована спираль; фазовая скорость волны равна около 0,1 с при потенциале пучка Комбинируя условия распространения для электронного пучка и замедляющей системы, а также предполагая малую плотность пространственного заряда, получаем основное уравнение лампы с бегущей волной [181, 402, 403]:
где выражение
есть параметр усиления [367]. Величина Формула (11.38) является уравнением четвертой степени относительно у и, следовательно, приводит к четырем возможным значениям постоянной распространения. В понятиях теории поля [85, 401, 402, 403] решения соответствуют быстрой и медленной волнам пространственного заряда и прямой и обратной волнам, распространяющимся в замедляющей системе. При работе лампы выполняется условие приближенного синхронизма между тремя первыми волнами, в то время как взаимодействием с четвертой волной можно пренебречь. Взаимодействуя с прямой волной, обладающей положительной плотностью потока энергии, медленная волна пространственного заряда распадается на пару волн так же, как в лампе с двойным пучком. Решение уравнения (11.38) показывает, что одна волна затухает с расстоянием, а ее амплитуда изменяется как Взаимодействие волны замедляющей системы с быстрой волной, обладающей положительной плотностью потока энергии, приводит только к фазовым изменениям на величину Были проведены более подробные расчеты величины усиления [100, 260] и, в частности, исследовано влияние, пространственного заряда [141, 147, 332, 457] с помощью введения Для оценки характеристик лампы при большой мощности на выходе и величины к. п. д. был произведен анализ работы ЛБВ при больших сигналах [117, 330, 459, 460, 492]. Частные теории больших сигналов были получены [56, 330] при условии малой величины усиления и пренебрежения как затуханием, так и влиянием пространственного заряда. В более полных теориях учтены эффекты, обусловленные пространственным зарядом, как при малых [446], так и при конечных [447] значениях С, а также влияние других параметров [224, 316]. Результаты вычислений приведены на графиках [398], чтобы показать распределение амплитуды высокочастотного напряжения вдоль лампы при различных значениях В усилителях на ЛБВ имеется непосредственный электрический контакт между входом и выходом. Отсутствие хорошего согласования может привести к увеличению обратной волны в замедляющей структуре, что в свою очередь вызовет многократные отражения и изменение величины усиления с частотой [90] или, в худшем случае, приведет к нестабильности и самовозбуждению. Эти эффекты можно уменьшить, вводя в замедляющую линию поглотитель с соответствующим затуханием [38, 134, 235]; для сосредоточенного [12,252] затухания усиление уменьшается на одну треть величины затухания. Экспериментальные исследования показали [101], каким образом номинальная мощность ограничивается конфигурацией аттенюатора; малое активное сопротивление некоторых видов аттенюаторов [69] нагружает замедляющую систему, приводя к снижению усиления и выходной мощности. Влияние вводимого затухания на работу мощных ламп исследовалось с помощью зондов [70]. Невзаимное затухание, основанное на электронных методах [409] или на применении намагниченных ферритов [91, 386], имеет то преимущество, что усиление, достигнутое при отсутствии поглотителя, при этом не уменьшается. Большое эффективное затухание можно получить, используя две раздельные спирали [306], связанные между собой за счет модуляции по скорости, и высокочастотного тока пучка, который остается в имеющихся промежутках. В одной из ламп [232, 240] выходная спираль работала при несколько отличном напряжении, и на частоте С ЛБВ было проделано большое количество измерений общих характеристик [475], характеристик при малом уровне входного сигнала [410, 411], поперечного сечения пучка [412] и действия отражений [233]. В отдельных случаях применялись графические методы [270]. Проводились также исследования при высоком уровне входного сигнала [70, 101, 237, 476], в том числе были проделаны точные измерения [102] с лампами, моделированными для низких частот. В качестве замедляющих систем в ЛБВ нашли применение гребенки [26], встречно-стержневые линии (типа «пальцы в пальцы»), волнистый прямоугольный волновод [242, 532], а для частот около ЛБВ находят основное применение в усилителях слабых и средних сигналов; имеется большое количество работ с описанием таких устройств [94, 113, 115,241, 243, 392, 408, 531]. Среднее по диапазону значение усиления составляет 50-60 дб; оно несколько спадает на краях диапазона, равного одной октаве [9, 431]. Были разработаны лампы на частоты Имеющаяся информация [64, 67, 87, 397] о более мощных лампах с соответствующими замедляющими системами говорит о возможности достижения средней мощности В поперечно-лучевых [130, 161] ЛБВ электроны проходят в пространстве взаимодействия расстояние значительноменьшее общей длины лампы. В качестве замедляющей структуры здесь можно использовать сплющенную спираль; для работы лампы необходимо расположить наклонно либо спираль, как на рис. 11.11, а, либо пучок, как на рис. 11.11, б. В лампе возбуждаются три распространяющисся вперед волны, амплитуда которых в функции расстояния возрастает соответственно по экспоненциальному закону, линейно и как корень квадратный из расстояния. Если проходимое электронами расстояние меньше некоторого критического значения, то усиление не превосходит усиления эквивалентной параллельной лампы и к тому же находится в более сильной зависимости от тока и частоты. Полезная особенность этого устройства состоит в том, что с возрастанием сигнала на входе мощность на выходе достигает величины насыщения, зависящей от характеристик отдельных элементов пучка.
Рис. 11.11. ЛБВ с поперечным током: а — лампа с наклонной спиралью; б - лампа с наклонным пучком; в — теоретические значения усиления и мощности для обычной лампы (1) и для лампы с поперечным током (2). (См. [129].) Экспериментальные данные поперечно-лучевых ламп с бегущей волной показали [129, 137] хорошее согласие с теоретическими расчетами, результаты которых приведены на рис. 11.11, в.
|
1 |
Оглавление
|