Електровакуумні прилади НВЧ
Параметры |
ЛБВ н/д |
Импульсные ЛБВ |
Спир. ЛБВ н/ д |
Рабочий диапазон, ГГц |
4...14,5 |
8...17 |
5,5...8.5 |
Выходная непрерывная |
|
|
|
мощность, кВт |
1,5...2 |
- |
1,2 |
Выходная импульсная |
|
|
|
мощность, кВт |
- |
0.3...10 |
- |
Полоса рабочих |
|
|
|
частот, % |
0,5...20 |
10 |
40 |
Коэффициент |
|
|
|
усиления, дБ |
до 40 |
40...60 |
40 |
КПД, % |
27 |
26...35 |
30 |
Рабочие |
|
|
|
напряжения, кВ |
10...11 |
8...30 |
11...12 |
Напряжение модуляции, |
|
|
|
% от ускоряющего |
- |
3...10 |
- |
Електровакуумні прилади НВЧ
Рисунок 8. Лампа хвилі, що біжить: 1- катод; 2 – керуючий електрод; 3— перший анод; 4 — другий анод; 5 — вхідний хвилевід; 6 — перехід, що погоджує; 7—спіральна уповільнююча система; 8—локальний поглинач; 9 —вихідний хвилевід: 10 — колектор; 11 — пристрій узгодження; 12 — фокусуюча система.
Електровакуумні прилади НВЧ
|
Лінійний режим роботи лампи |
|||||
|
зберігається до тих пір, поки всі |
|||||
|
електрони |
згустків |
знаходяться |
|||
|
протягом всього часу взаємодії в |
|||||
|
гальмівному НВЧ - полі. |
|
|
|
||
|
Максимальна |
|
|
вихідна |
||
|
потужність |
ЛБХ відповідає |
режиму |
|||
|
насичення. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Залежно від |
вхідної |
потужності |
|||
|
ЛБХ розділяють на прилади: |
|
|
|
||
|
малої потужності |
(Рвих |
|
у |
режимі |
|
Рисунок 9. Амплітудні |
насичення не перевищує 1 Вт); |
|
|
|||
характеристики ЛБХ |
середньої потужності (Рвих= 1...100 Вт); |
|||||
|
||||||
|
великої потужності (Рвих >100 Вт); |
|||||
|
надпотужні (Рвих>100 кВт). |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Електровакуумні прилади НВЧ
Коефіцієнт посилення ЛБХ залежить від вхідної потужності, частоти сигналу, режимів живлення, навантаження, а також інших факторів.
Коефіцієнт посилення (у децибелах) в лінійному режимі роботи ЛБХ визначається рівнянням
параметр посилення; I0 — струм електронного пучка; U0 — прискорюючий потенціал; Rcв— опір зв'язку (величина, що визначає
ефективність зв'язку електронного пучка зі НВЧ - полем уповільнюючої системи); lе=l / зам — електрична довжина уповільнюючої системи; l —
геометрична довжина уповільнюючої системи; n — загасання локального поглинача.
Електровакуумні прилади НВЧ
Із приведених формул і аналізу принципу дії відносно лінійного режиму роботи ЛБХ необхідно зробити наступні висновки:
а) посилення зростає із збільшенням струму пучка I0, оскільки збільшується кількість електронів, що взаємодіють з електромагнітною хвилею;
б) посилення зростає із збільшенням електричної довжини lе уповільнюючої
системи, оскільки збільшується час взаємодії електронів з електромагнітною хвилею. Зазвичай lе = (10... ...30) зам. При подальшому збільшенні lе виникає
нелінійна залежність і коефіцієнт посилення не зростає;
в) локальний поглинач зменшує посилення. Проте це зменшення легко компенсується збільшенням довжини спіралі і відсутність загрози самозбудження лампи, що дозволяє підвищити коефіцієнт посилення;
г) зміна прискорюючої напруги викликає асинхронізацію пучка і хвилі, що приводить до зменшення коефіцієнта посилення.
Електровакуумні прилади НВЧ
Частотні властивості ЛБХ визначаються властивостями уповільнюючої системи, якістю узгодження виводів і локального поглинача, режимом живлення та іншими.
Вид ЛБХ
Малошумлячі
Проміжні
Малої потужності
Середньої
потужності Великої потужності
Коефіцієнт
перекриття
діапазону 1,1...2
1,1...4
1,5...2
1,5…2
1,5…2
Рисунок 10. Частотна характеристика лампи хвилі, що біжить.
Коефіцієнт |
Коефіцієнт |
Вихідна |
Потенціал |
||||||
посилення, |
потужність, |
||||||||
шуму, ДБ |
живлення, В |
||||||||
дБ |
Вт |
||||||||
|
|
|
|
|
|||||
4... |
10 |
15... |
35 |
10-3...10-2 |
250... |
|
1200 |
||
10... |
30 |
25... |
60 |
10-2...1,0 |
600... |
|
2000 |
||
20... |
30 |
20... |
60 |
1,0 |
...10 |
103... |
4*103 |
||
|
|
25... |
35 |
10... |
102 |
1,5*103 |
...4*103 |
||
|
|
13... |
30 |
100 |
2*103... |
|
2*104 |
||
Електровакуумні прилади НВЧ
Лампою зворотної хвилі (ЛЗХ) називається електровакуумний прилад, заснований на принципі тривалої взаємодії електронів зі НВЧ- полем хвилі, рухомої у зворотному напрямі по відношенню до електронного потоку. В якості коливально - хвилеводної системи в ЛЗХ використовуються широкосмугові уповільнюючі системи.
Електровакуумні прилади НВЧ
Рис.11. Лампа зворотньої хвилі: 1 — катод; 2 — фокусуючий електрод; 3— перший анод; 4 —другий анод; 5 — уповільнююча система; 6—колектор; 7— навантаження уповільнюючої системи; 8 —вивід енергії; 9 —фокусуюча система.
Електровакуумні прилади НВЧ
Фазова умова виконання позитивного зворотного зв‘язку ЛБХ, що визначає можливість самозбудження в системі:
çç Lçç L 2 n
де n = 0,1,2,3…; Lзз, L – довжини системи зворотного зв‘язку та уповільнюючої системи відповідно; βзз, β – сталі розповсюдження хвиль в лінії зворотного зв‘язку та в уповільнюючій системі відповідно.
Для генерації в широкому інтервалі частот ω повинна виконуватись умова постійного значення фази хвилі в системі при зміні частоти, або значення 0 похідної:
Lçç çç L 0
Електровакуумні прилади НВЧ
|
|
1 |
|
||
. |
|
|
|||
За визначенням групової швидкості |
vãð |
|
|
маємо |
|
|
|||||
|
|
|
|
||
|
|
|
|||
L |
|
L |
0 |
|
çç |
çç |
|
||
vãð |
vãð |
|||
В уповільнюючих системах з позитивною дисперсією (фазова швидкість хвилі спрямована в одному напрямку з напрямком розповсюдження енергії) обоє складових рівняння мають позитивний знак і виконати цю умову складно.
Тому ЛБХ у якості генераторів не є ефективними!
В ЛЗХ використовуються уповільнюючі системи з негативною дисперсією: при зміні частоти обоє складові рівняння можуть компенсувати одне одного і фазова умова генерації виконується легше.