6.2.3. Область применения лбвм.

Достоинством ЛБВМ являются высокий к. п. д. и высокий уровень выходной мощности, а также широкая полоса пропускания. Недостаток ЛБВМ по сравнению с ЛБВО – это высокий уровень коэффициента шума (20 – 25 дБ), вызванный взаимодействием электронов с отраженной волной и флуктуациями в области электронной пушки. Поэтому в настоящее время ЛБВМ находят применение как мощные выходные усилители в дециметровом и сантиметровом диапазонах волн.

В импульсных ЛБВМ уровень выходной мощности лежит в пределах от 10 кВт до 10 мВт при кпд 50 – 60%. Приборы непрерывного режима имеют кпд не более 40% и уровень выходных мощностей от 100 Вт до 100 кВт. Коэффициент усиления не превышает 20 дБ при относительной полосе пропускания от 10% до 25%. Конструкция приборов сантиметрового диапазона обычно плоская, а дециметрового диапазона для уменьшения габаритов цилиндрическая. Конструкция цилиндрической ЛБВМ представлена на рис. 6.22.

Рис. 6.22.

6.2.4. Устройство и принцип действия ловм.

В лампах обратной волны типа М, которые главным образом используются как генераторные устройства, взаимодействие электронного потока происходит с обратной пространственной гармоникой. Схема устройства цилиндрической генераторной ЛОВМ показана на рис. 6.23.

Рис. 6.23.

Электроны, эмитируемые катодом, под действием поля управляющего электрода и .магнитного поля двигаются примерно по циклоидальным траекториям и входят в пространство взаимодействия, образованное верхним электродом (анодом) замедляющей системы и нижним электродом (холодным катодом). При выполнении таких же условий, как в ЛБВМ, электрон при отсутствии СВЧ-поля двигается по окружности (или по прямой линии при плоских электродах) и попадает на коллектор. При выполнении условия синхронизма (6.18), т. е. при равенстве переносной скорости электронов и фазовой скорости обратной пространственной гармоники и токе пучка, большем пускового, в ЛОВМ так же, как и в ЛОВО, возникают колебания. У коллекторного конца лампы расположен поглотитель, который поглощает волну, отраженную от конца замедляющей системы и уменьшает дополнительную дискретную «вредную» обратную связь.

6.2.4 Параметры и характеристики ловм.

Пусковой ток.

Амплитудные условия генерации ЛОВМ обеспечиваются при превышении током пучка

значения . Фазовые условия генерации так же, как в ЛОВО приводят к появлению зон генерации. Для высших зон генерации требуется большее значение пускового тока. Связь между пусковыми токами разных зон устанавливается формулой

. (6.22)

т. е. зависимость от номера оказывается сильной (квадратичной).

При большом токе пучка одновременно возможна генерация колебаний в нескольких зонах. В этом режиме работы в спектре кроме частот колебаний зон присутствуют комбинационные частоты. Многочастотность — это существенный недостаток ЛОВМ при работе с током пучка, большем пускового тока для первой зоны.

Выходная мощность и электронный КПД.

Выходная мощность ЛОВМ и ЛБВМ практически линейно зависит от тока пучка (рис. 6.24):

где А — некоторый коэффициент. Выходная мощность ЛОВМ в дециметровом

диапазоне волн в непрерывном режиме достигает нескольких десятков киловатт, в сантиметровом диапазоне — порядка нескольких сот ватт и в миллиметровом диапазоне—десятков ватт.

Рис. 6.24.

Электронный КПД ЛОВМ также зависит от тока пучка. Сначала КПД растет с увеличением тока пучка, а затем после перехода ЛОВМ в режим насыщения практически не изменяется. В этом режиме и затраченная мощность практически одинаково увеличиваются с ростом тока. Максимальное значение КПД можно определить по формуле (6.21), обычно КПД составляет 50—60%.

Электронная перестройка частоты.

Как и в ЛОВО, частота генерируемых колебаний зависит от ускоряющего напряжения (электронная перестройка частоты). Однако эта зависимость в ЛОВМ более линейна. В ЛОВО скорость электронов пропорциональна , а следовательно, и частота примерно пропорциональна . В ЛОВМ в условие синхронизма входит скорость электронов, равная переносной скорости, которая пропорциональна напряжению . Если считать, что в ЛОВМ фазовая скорость волны примерно линейно зависит от частоты), то частота генерируемых колебаний почти линейно зависит от напряжения . Линейность характеристики электронной перестройки частоты (рис. 6.25) является важным практическим преимуществом ЛОВМ.

Рис. 6.25.

Область применения ЛОВМ.

ЛОВМ являются самыми мощными генераторами СВЧ с электронной перестройкой. Диапазон электронной перестройки может достигать 40%. Синхронизированные генераторы на базе ЛОВМ (карпитроны) обладают низким уровнем шумов и высокой стабильностью. Иногда их применяют в ЧМ системах связи.