энергия в ЛОВ переносится от катода к коллектору электронами, а от коллектора к катоду волной. В результате энергия, переданная от электронов полю, будет переноситься не вперед — в направлении движения сгустков, а назад, где будет вновь происходить группирование электронов в потоке. Таким образом, образуется принципиально неустранимая обратная связь. Нетрудно показать, что при выполнении условия синхронизма (4.30) автоматически выполняются фазовые условия самовозбуждения — уравнение баланса фаз.
Чтобы
предотвратить самовозбуждение в усилителе на ЛОВ, приходится делать 
сравнительно небольшим,
наносить поглотитель, на замедляющую систему, либо выполнять последнюю из
секций с слабой связью между «ими. Если добавить, что КПД таких усилителей низкий,
то становится понятным, почему в этом режиме ЛОВ используется сравнительно
редко' и находит применение лишь в качестве маломощных усилителей,
Существенно
более широкое распространение ЛОВ получили как автогенераторы, поскольку в этом
режиме в полной мере используется потенциальная склонность этого прибора к
самовозбуждению. Для выполнения амплитудных условий генерации на ОСНОВНОЙ
гармонике 
достаточно,
чтобы ток лампы был больше так называемого пускового тока
, определяемого соотношением
Важнейшим достоинством автогенератора па ЛОВ является возможность электронной перестройки частоты в широком диапазоне. Типичная кривая, характеризующая возможность по перс-
|
|
стройке частоты автогенератора на ЛОВ 10-сантиметрового диапазона, представлена на рис. 4.15 [3].Частота колебании па ЛОВ монотонно возрастает с увеличением напряжения на коллекторе, что непосредственно вытекает из уравнения (4.30). Перестройка частоты генерируемых колебании и этом диапазоне на октаву и более не является уникальной.
Выходная мощность также повышается с ростом ускоряющего
напряжения
. поскольку увеличивается
ток электронного луча. Наблюдаемая изрезанность кривой 
— результат неидеального
согласования в замедляющей системе.
Диапазон волн, в котором используются генераторы на ЛОВ, составляет интервал от дециметров до миллиметров. КПД невелик и составляет обычно несколько процентов, что предопределяет применение ЛОВ в качестве маломощных генераторов с выходными мощностями порядка нескольких ватт или долей ватт.
В настоящее время ЛОВ применяется в качестве маломощным генераторов в формирователях частотно-модулированных сигналов, в широкодиапазонной аппаратуре радиотехнической разведки, в измерительных приборах.
4.4 Анализ работы и основные пути совершенствования приборов СВЧ магнетронного типа
Приборы магнетронного тина (тина М) исторически были первыми устройствами, с помощью которых были получены колебания в сантиметровом диапазоне волн сравнительно большой мощности. Еще в 1921-1927 гг. А. А. Слуцким и Д. С. Штейнбергом были созданы образцы магнетронов, работающих в сантиметровом диапазоне волн. Дальнейшее развитие исследований в этом направлении, проведенное Н. Ф. Алексеевым, Д. Е. Маляровым, В. П. Ильясовым, привело к появлению в 1936—1939 годах многорезонаторных магнетронов. Эти конструкции стали прототипом всех современных приборов типа М.
Отличительной особенностью приборов магнетронного типа, выделяющей их из всех остальных генераторных приборов СВЧ является весьма высокий электронный КПД, достигающий в отдельных случаях 80—90%, И причина тут заключена в следующем.
В клистронах, ЛБВ, ЛОВ энергия электронного потока в области взаимодействия с СВЧ полем определяется лишь кинетической энергией электронов, зависящей от скорости электронов после прохождения постоянного ускоряющего поля. В этом аспекте в уравнении (4.7)
|
|
при рассмотрении процессов в этих приборах, фигурирует лишь одно слагаемое в левой части, определяемое кинетической энергией. Отдавая в процессе взаимодействия энергию СВЧ полю, электронные сгустки неминуемо теряют скорость, следствием чего является нарушение условия синхронизма. Применение технических мер для снижения влияния этого неприятного обстоятельства (например, использование замедляющих систем с переменным шагом) не дает кардинального успеха. При длительном взаимодействии синхронизм нарушается, электронные сгустки выходят из тормозящей фазы СВЧ поля, приходят с значительным запасом кинетической энергии к коллектору, разогревают его, вызывая необходимость создания охлаждающих установок. Следствием всего является низкий КПД.
В приборах же магнетронного типа электроны, кроме кинетической, обладают запасом потенциальной энергии, в результате расхода которой скорость электронных сгустков поддерживается постоянной в течение всего процесса передачи энергии СВЧ полю.
Как известно, в
основе процессов, протекающих в прибора М-типа, заложено движение электронов во
взаимно перпендикулярных постоянных электрическом и магнитном полях.
Соответственно траектория движения электрона в пространстве зависит от
электрической 
и
магнитной
сил и
определяется уравнением
|
|
Пространство, в
котором происходит движение электрона, по установившейся традиции представляют
областью между двумя длинными электродами — катодом и анодом, в которой
постоянные электрическое к магнитные поля характеризуются вектором
напряженности
и
вектором магии гной индукции
(рис. 4.16). Тогда характер движения
электронов в плоскости
определяется
системой скалярных уравнений вида:
Решение этой системы уравнений представлено и следующем виде [1,3]:
Система
уравнений (4.34) описывает кривую, называемую трохоидой (рис. 4.16
- пунктир). Совершая циклическое движение с частотой, 
электрон одновременно
перемещается вдаль оси 
с групповой скоростью, равной
.
Для практики
представляют интерес два вида начальных условий: первый, когда исходная
скорость электронов равна пулю, и второй - при 
.
В первом случае уравнении (4.34) преобразуются к форме
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
