5.8. Генератори на лампах зворотньої хвилі.
В уповільнюючих системах електромагнітне поле має багато прямих зворотніх гармонік, які мають різні швидкості і розповсюджуються по системі в протилежних напрямках. Швидкість і напрям руху електронів можна підібрати так, що необхідна умова для генерації Vе = Vф може виконуватись для одної з гармонік. Таким чином, електронний потік може взаємодіяти як з прямими, так і зворотніми хвилями.
Лампа зворотньої хвилі (ЛЗХ) & різновидністю лампи біжучої хвилі. Конструктивно ЛЗХ має ті ж елементи, що і ЛБХ. Перетворення енергії в ЛЗХ здійснюється так же, як і в ЛБХ : в результаті тривалої взаємодії електронного променя з електромагнітною хвилею, яка розповсюджується в нерезонансній коливальній системі. Найчастіше ЛЗХ працює на першій зворотній гармоніці, для якої виконується умова генерації Vе = Vф . Різниця між лампами в тому, що в ЛЗХ електромагнітна хвиля рухається назустріч електронному потоку. Схемотехнічна будова ЛЗХ приведена на мал. 5.16.
Мал. 5.16. Конструкція лампи зворотньої хвилі.
ЛЗХ має електронну гармату, що складається з нитки розкалення, катода 2 та електрода управління густиною електронного потоку 3, на який подається потенціал управління Еу. Для формуванням прискорення електронного потоку в ЛЗХ С фокусуючий електрод 4 та анод 5. Електричним потік попадає в простір взаємодії, який створюється уповільаючою системою 6 з відбивачем 7 і фокусуючою, магнітною системою 9. На колектор 8 подано прискорюючий потенціал Е. При русі електронів проходить їх групування в.згустки. Концентрація електронів в згустках наростає до виходу лампи, досягаючи максимального значення на початку електронного потоку. Процес групування електронів принципіально не залежить від напрямку руху хвилі відносно напрямку електронного потоку. Передача енергії полю КВЧ проходить при русі електронів з загальмованих напівхвилях поля НВЧ, Для ефективної взаємодії швидкість електронного потоку Vo, так як і з ЛБХ, повинна трохи перевищувати швидкість хвилі Vф.
Вихід в ЛЗХ розташований біля електронної гармати. Джерелом електромагнітних коливань в ЛБХ є внутрішні шуми, що з’являються в неоднорідних уповільнюючи системах. Внаслідок того, що в лампі зворотної хвилі енергія поля НВЧ нарощується в напрямку зворотнього струму електронного потоку, що і сприяє самозбудженню. При швидкості руху руху електронного потоку зворотній зв’язок став позитивним, тобто виконується умова балансу фаз. А швидкість електронного потоку визначається прискорюючою напругою Е. Друга умова самозбудження – баланс амплітуд – досягається підбором струму електронного потоку. При деякому значенні струму електронного потоку променя проходить самозбудження. Потужність виникаючих коливань визначається струмом електричного променя.
Важливою перевагою ЛЗХ є можливість електронного підстроєння частоти коливань в широкому діапазоні прискорюючої напруги. Звичайний діапазон електронного перестроєння буває біля 30…40% середньої частоти генерованих коливань. Частота коливань ЛЗХ не залежить від характера зовнішнього навантаження оскільки в ЛЗХ немає коливальної системи.
Лампи бігучої – прямої і зворотньої хвилі діляться на дві основні групи, які відрізняються напрямком і призначенням постійного магнітного поля: типу О і типу М. В лампах типу О постійне магнітне поле повздовжне, воно спрямоване вповздовж електронного потоку і призначено тільки для фокусування прямолінійного електронного потоку. В лампах типу М постійне магнітне поле поперечне.
В радіоапаратурі лампа зворотньої хвилі використовується в вигляді генераторів безперервних і імпульсних коливань в діапазоні дециметрових та сантиметрових хвиль.