Лампы обратной волны (лов) типа «о»

В периодических замедляющих системах, электромагнитное поле содержит множество прямых и обратных пространственных гармоник, имеющих различные скорости и бегущих по системе в противоположных направлениях. Скорость и направление движения электронов можно подобрать так, чтобы необходимое для усиления условие синхронизма выполнялось для одной из пространственных гармоник. Таким образом, электронный поток может взаимодействовать как с прямыми, так и с обратными волнами.

ЛОВ является разновидностью ЛБВ. Конструктивно ЛОВ имеет те же элементы, что и ЛБВ. Преобразование энергии в ЛОВ осуществляется так же, как и в ЛБВ, т.е. в результате длительного взаимодействия электронного луча с электромагнитной волной, распространяющейся в нерезонансной колебательной системе. Различия между лампами в том, что в ЛОВ электромагнитная волна движется навстречу электронному потоку. ЛОВ может работать как в качестве усилителя, так и в качестве генератора, но чаще она используется как автогенератор.

При работе в режиме усиления, вход лампы располагается у коллектора, а выход у электронной пушки. Усиливаемый сигнал подается на вход и его волна движется навстречу электронному потоку. При движении их происходит группирование электронов в сгустки. Концентрация электронов в сгустках нарастает к выходу лампы. Передача энергии полю СВЧ происходит при движении электронов в тормозящих полуволнах поля СВЧ. ДЛЯ эффективного взаимодействия, скорость электронного потока, так же как и в ЛБВ должна немного превышать скорость волны.

Широкое применения ЛОВ нашли в качестве автогенераторов, именуемых карцинотронами. Внешнее конструктивное отличие карцинотронов – отсутствие входа. Выход же располагается, как и усилительных ЛОВ, у электронной пушки.

Вследствие того, что в ЛОВ энергия поля СВЧ нарастает в направлении, обратном движению электронного потока, через электронный поток осуществляется внутренняя обратная связь, и часть энергии волны возвращается электронному потоку, что способствует самовозбуждению.

При определенной скорости движения электронного потока, обратная связь становится положительной, т.е. выполняется баланс фаз, а скорость электронного потока определяется ускоряющим напряжением.

Второе условие самовозбуждения – баланс амплитуд – достигается подбором тока электронного потока. При некотором значении тока электронного луча происходит самовозбуждение. Мощность возникших колебаний определяется током электронного луча.

Карцинатроны разработаны на мощности от единиц мВт до 10 кВт в импульсе.

Лампы ЛОВ имеют такие же характеристики (амплитудную и фазовую), как и ЛБВ.

Важным достоинством ЛОВ является возможность электронной перестройки частоты колебания в широком диапазоне изменением ускоряющего напряжения. Обычно диапазон перестройки составляет 30-40% средней частоты генерируемых колебаний.

С учетом того, что карцинотроны имеют самый малый коэффициент шума, они частот используются в качестве гетеродинов приемников в РЛС. В аппаратуре ГА ЛБВ и ЛОВ используют в качестве генераторов и усилителей в диапазонах сантиметровых, дециметровых и миллиметровых волн. Широкополосность этих приборов дает возможность генерировать и усиливать импульсы очень малой длительности (до 0,001 мкс), а это часто бывает необходимо в устройствах радиолокации и многоканальной связи.

К числу недостатков приборов типа «О» следует отнести большие питающие напряжения, сравнительно низкие КПД и необходимость эффективных систем охлаждения.