Параметры и характеристики лбвм

Коэффициент усиления. Анализ взаимодействия электромаг­нитной волны с электронным потоком в усилителе на ЛБВМ [1] показывает, что по мере распространения от начала к концу замед­ляющей системы амплитуда волны нарастает по закону

(5.17)

где и – амплитуды волны в начале и в конце замедляющей системы; w - круговая частота, – фазовая скорость простран­ственной гармоники (обычно это основная гармоника); – напря­женность постоянного электрического поля в пространстве взаимо­действия; – ток коллектора; – сопротивление связи; D - пара­метр усиления.

Как и в ЛБВО, для коэффициента усиления можно записать:

, дБ (5.18)

где – электрическая длина замедляющей системы.

В выражении (5.18) необходимо дополнительно учесть потери в поглотителе (L дБ) и замедляющей системе (~6 дБ), так что, окон­чательно:

, дБ (5.19)

В реальных лампах коэффициент усиления достигает 40 дБ и более.

А мплитудная характеристика. Зависимости коэффициента усиления ( ), выходной мощности ( ) и коэффициента полезного действия ( ) от входной мощности ( ) показаны на Рис. 5.8.

Рис. 5.8

При малых уровнях входного сигнала амплитуда колебаний на выходе ЛБВМ и величина коэффициента усиления возрастают про­порционально величине входного сигнала. Эта линейная связь со­блюдается до тех пор, пока электроны не начнут попадать вместо коллектора на анод замедляющей системы. В этом случае замед­ляется рост выходной мощности и коэффициент усиления ЛБВМ уменьшается. При некотором уровне входного сигнала ( ) на­ступает режим насыщения, которому соответствуют максималь­ный коэффициент усиления, максимальная выходная мощность и электронный КПД.

Электронный коэффициент полезного действия усили­теля на ЛБВМ можно оценить исходя из того, что максимальная потенциальная энергия, которую электрон может передать СВЧ полю

(5.20)

где – потенциал замедляющей системы-анода. Из этого вычи­тается кинетическая энергия электрона, рассеиваемая в виде теп­ла на поверхности замедляющей системы или коллектора

(5.21)

Следовательно, максимальный электронный КПД

(5.22)

В реальных приборах его величина не превышает 60%.

Выходная мощность ЛБВМ в непрерывном режиме дости­гает нескольких киловатт, в импульсном - нескольких мегаватт.

Полоса рабочих частот в усилителях на ЛБВМ достигает 30% от средней рабочей частоты и определяется дисперсионной характеристикой замедляющей системы.

Коэффициент шума. Вследствие паразитных колебаний в об­ласти формирования электронного луча, а также взаимодействия электронов с отраженной волной уровень собственных шумов в уси­лителях на ЛБВМ весьма велик. В большинстве приборов отноше­ние мощности полезного сигнала к мощности шумов не превышает 40 дБ.

Применение ЛБВМ. Высокий уровень собственных шумов ис­ключает возможность применения ЛБВМ для усиления маломощ­ных сигналов. Основное применение эти приборы нашли в качестве мощных импульсных выходных усилителей в дециметровом и сан­тиметровом диапазоне длин волн.