Изучение принципов действия и исследования основные характеристики усилителя на ЛБВ типа О со спиральной ЗС

Цель работы:  Изучить принцип действия и исследовать основные характеристики усилителя на ЛБВ типа О со спиральной ЗС.

Измеряемые параметры.

Принцип действия ЛБВ основан на длительном взаимодействии электронного потока с полем бегущей волны, распространяющейся в нерезонансной колебательной системе в условиях фазового синхронизма, когда средняя скорость электронов немного превышает фазовую скорость волны. При этом электроны группируются в области тормозящего поля и передают свою энергию бегущей волне.

Фазовая скорость волны в обычных линиях передачи близка к скорости света. Так как электронам нельзя сообщить такую скорость, применяют замедляющие системы, понижающие фазовую скорость волны, одним и видов которых является спираль. Для нее коэффициент замедления фазовой скорости:

где D – диаметр, L – шаг спирали.

Зависимость коэффициента усиления от частоты называется амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ). Ширина полосы частот ЛБВО составляет величину от нескольких десятков до сотни процентов от средней частоты диапазона. широкополосность - особенно ценное свойство ЛБВ. На практике рабочая полоса частот ограничивается возможностью широкополосного согласования замедляющей системы с входной и выходной линиями передачи, а также дисперсионностью замедляющей системы. Неравномерность характеристики объясняется влиянием отражений внутри лампы или в тракте связи с нагрузкой.

Рис. 1. Дисперсионная характеристика ЛБВО и ее АЧХ

Описание лабораторной установки.

Рис. 2. Функциональная схема лабораторной установки.

Питание лампы осуществляется от трех источников, вырабатывающих напряжение питания соленоида фокусируюшей системы ЛБВ, управляющее напряжение и напряжение 1-го анода, ускоряющее и коллекторное напряжения, а также напряжение накала. В качестве источника испытательного сигнала применен генератор качающейся частоты (ГКЧ ) прибора Р2-38.

Выходной сигнал ГКЧ черев направленный детектор падающей волны и калиброванный регулируемый аттенюатор подается на вход лампы. С выхода лампы усиленный сигнал через направленный детектор прошедшей волны подается в согласованную нагрузку (СН). Направленные детекторы ответвляют и детектируют части мощности падающей и прошедшей волн, которые подаются на панорамный индикатор Я2Р-67. Отношение сигналов U_пр./U_пад. характеризует коэффициент передачи. при качании частоты на экране индикатора высвечивается АЧХ ЛБВ. Для определения частот характерных точек используется метка, положение которой по оси частот определяется настройкой резонансного частотомера, расположенного внутри ГКЧ.

Так как диапазон измеряемых коэффициентов передачи, определяемых в логарифмическом масштабе с помощью отсчетного устройства А_отс, лежит в диапазоне от -10 до +2 дБ, то для определения коэффициента усиления ЛБВО, лежащего в диапазоне 20. ..50 дБ, необходимо ввести начальное затухание аттенюатора АП-1 эквивалентного уровня. Чем ниже сигнал, приходящий на вход лампы, тем более вероятно, что ЛБВ работает в линейном режиме усиления, С учетом введенного затухания аттенюатора А_атт коэффициент передачи на уровне расположения отсчетной линии, регулируемой с помощью ручки "ОТСЧЕТ" будет определяться по формуле:

Для исследования амплитудных характеристик уровень сигнала также изменяется с помочью аттенюатора АП-1, а коэффициент передачи измеряется на частоте, Фиксируемой частотной меткой. Эту характеристику удобнее исследовать в виде зависимость» коэффициента передачи от уровня входного сигнала, изменяемого в единицах мощности относительно исходного уровня ГКЧ P_ГКЧ = +10 дБ мВт или +10 дБ относительно уровня 1 мВт (можно писать +10 дБм). Для затухания аттенюатора 30 дБ уровень входной мощности будет -20 дБ мВт или -20 дБ относительно уровня 1 мВт. Для А_атт +50 дБ входной уровень уже -40 дБ мВт или -40 дБ относительно уровня 1 мВт. Характеристика взаимодействия исследуется на выбранной частоте путем изменения ускоряющего напряжения U_а2 Для более точного определения величины ускоряющего напряжения используется специальный вольтметр, включенный между вторым анодом и коллектором и измеряющий разностное напряжение:

откуда ускоряющее напряжение:

Практическая часть.