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 ГЛАВА 12. ЛАМПЫ СО СКРЕЩЕННЫМИ ПОЛЯМИ И ГЕНЕРАЦИЯ ВОЛН МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА12.1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В СКРЕЩЕННЫХ ПОЛЯХ12.1.1. УсилениеЛампы, электрическое поле которых направлено перпендикулярно направлению движения частиц, обладают высоким к. п. д., поскольку в энергию высокочастотного поля здесь преобразуется потенциальная энергия электронов, а ввиду того, что кинетическая энергия частиц остается неизменной, взаимодействие с замедляющей структурой может быть осуществлено в течение длительного времени. Электронный пучок проходит между отрицательным электродом, или основанием, и замедляющей системой. Когда волна распространяется вдоль замедляющей системы в режиме синхронизма, взаимодействие электронов с высокочастотным полем обеспечивает фазовую фокусировку [306]. При этом электроны, поглощающие энергию, искривляют свой путь по направлению к основанию и таким образом выходят из пространства взаимодействия. В свою очередь электроны, отдающие энергию распространяющейся в системе волне, искривляют свой путь по направлению к замедляющей системе и, находясь в одной фазе с высокочастотным полем, группируются в отдельные сгустки. В лампах типа Е [126, 278] электронный пучок пролетает между стенками плоско-параллельной передающей линии, свернутой в кольцо. Поперечное электростатическое поле, приложенное между двумя проводниками, вынуждает пучок двигаться по круговой траектории, на которой центробежные силы и электростатические силы равны и противоположно направлены. Вблизи внутренней проводящей поверхности возбуждается замедленная волна, которая усиливается при взаимодействии с электронным пучком. Для получения удовлетворительной фазовой фокусировки требуется, чтобы число электрических длин волн за полный оборот пучка было порядка
Рис. 12.1. Лампы со скрещенными электрическим и магнитным полями: а — плоская конструкция лампы Т.Р.О.М.; б - замкнутая конструкция—карсинотрон типа М. (См. [290].) Время взаимодействия пучка с контуром можно увеличить, если придать пучку начальную аксиальную скорость, так чтобы его электроны двигались вдоль замедляющей структуры по спирали. Эта идея воплощена в спиратроне [266], однако с пучком здесь взаимодействует только аксиальная компонента высокочастотного поля, в то время как угловая компонента во взаимодействии не участвует. Гелитрон [296] представляет собой устройство, в котором электроны пучка движутся по спирали вокруг контура, состоящего из передающей линии, образованной четырьмя проводниками. Так как в данном случае электроны взаимодействуют с угловой и радиальной компонентами высокочастотного поля контура, то эта лампа относится к типу Е, в котором магнитное поле не требуется. Одна из ламп, пусковой ток которой при длине замедляющей структуры Однако более широкое применение находят лампы по скрещенными электрическим и магнитным полями. Взаимодействие пучка с такими полями, так называемое взаимодействие типа М, позволяет осуществлять лампы, эквивалентные лампам типа О [341]. Если пучок окружен стенками, обладающими идеальной проводимостью, то внутри пучка существует только поле, обусловленное пространственным зарядом. В этом случае всегда возбуждаются нарастающие волны [35, 114, 288, 295, 320], поскольку при скрещенных полях для этого требуется лишь монотонное изменение скорости электронов. При некоторых определенных условиях нарастающие волны могут существовать [69] и в том случае, когда проводимость стенок имеет активные или реактивные компоненты. В плоской структуре [149, 287], показанной на рис. 12.1, а, имеет место взаимодействие с бегущей волной [31, 66, 67]. Постоянное магнитное поле данного прибора перпендикулярно постоянному электрическому полю и направлению движения электронов. Если расстояние между основным электродом и замедляющей структурой равно
то траектории электронов параллельны электродам. При условии малой амплитуды сигналов и пренебрежении пространственным зарядом увеличение переменного тока
Изменение потока мощности
Исключая
где Более сложные вычисления показывают, что при условии синхронизма
где Величина
Распределение полей вдоль линии при условии, что
К. п. д. такого прибора можно оценить следующим образом. Предположим, что первоначально электроны движутся прямолинейно вдоль эквипотенциали При этих условиях
Фактически замедляющей структуры достигают не все электроны, и указанный выше к. п. д. следует умножить [291] на 0,8. К. п. д. уменьшается также вследствие взаимодействия пучка с интерферирующими [304] пространственными гармониками и усиления волн пространственного заряда [289]. Другим источником уменьшения к. п. д. является движение электронов по циклоиде, при котором их энергия вращения обычно не используется для преобразования в высокочастотную энергию. При своем движении по циклоиде электрон достигает эквипотенциального уровня 4V0, и энергия, которая преобразуетсяв высокочастотную, составит только.
Таким образом к. п. д. равен
где А лежит между 1 и 4 в зависимости от траекторий электронов [64]. Рассмотренная плоская конструкция не является, конечно, единственно возможной, и лампы, у которых замедляющая структура Свернута в кольцо, проще в изготовлении и требуют магнитов меньших размеров. В одной из таких типичных ламп [290] для получения малой дисперсии и высокого сопротивления связи была применена стержневая замедляющая структура (система «пальцы в пальцы»). В диапазоне частот Принцип действия ламп со скрещенными полями может быть использован в мощных импульсных усилителях. Например, на частоте
|
1 |
Оглавление
|