1.25 Балл

Задача №2

Приборы с квазистатическим управлением. Триод.

Рассчитать диапазон статических углов пролета носителей заряда в промежутке катод-сетка триода, работающего в одном из режимов А, В или С (выберите самостоятельно). Фазы вылета с катода задать от 0 до 360⁰. (Количество фаз по Вашему выбору. Считать напряжение на электродах не изменяющимся за время пролета). Рабочая частота , расстояние катод-сетка 0.2* , постоянное напряжение на аноде 50* , проницаемость сетки 0,01*( . Рассчитайте для этих углов коэффициент взаимодействия. Используя полученные результаты, объясните, почему триоды неэффективны на высоких частотах.

Примечание: весовой коэффициент задачи 1балл

Дано:

f = 1600 МГц

d_ск = 0,6 мм

U_a = 150 В

D = 0,19

Решение:

Пусть режим модуляции будет А. Для него задействуется только прямолинейный участок управляющей характеристики. ( ). Напряжение запирания будет равно:

Рис. 2.1. Модуляция катодного тока триода, работающего в режиме А

Вычислим диапазон статических углов пролёта носителей заряда. Для этого нужно взять напряжение, которое будет больше запирающего. Поэтому примем .

Теперь найдём коэффициенты взаимодействия.

Теперь по полученным результатам надо дать объяснения о эффективности триодов на высокой частоте.

Коэффициент взаимодействия угла пролёта зависит от частоты обратно пропорционально. Это видно по формулам. При работе триода на высокой частоте электроны не будут успевать доходить до анода. Их будет разворачивать поле, из-за чего внутри триода будет возникать осцилляция электронов. На этих колебаниях электроны будут тратить энергию, а триод будет терять в эффективности.

Ответы:

Диапазон статических в режиме А:

от 1,91 рад до 5,44 рад

0.75 Балл

Задача №3.

Приборы с динамическим управлением. Клистрон.

Рассчитать угол пролета в пространстве дрейфа, при котором электрон, попавший в максимум ускоряющего напряжения в 1-ом резонаторе, догонит электрон, опережающий ускоренный на -радиан. Расчет провести в кинематическом приближении. При расчетах принять: постоянное ускоряющее напряжение , длину зазора (область взаимодействия) , глубину скоростной модуляции , рабочая частота . Задачу решить с использованием нормированных параметров: глубина модуляции, угол пролета, параметр группирования.

Проанализируйте, как изменится процесс группирования при учете сил пространственного заряда, если ток луча равен , а диаметр луча ? На каком расстоянии от середины модулирующего зазора будет максимальная группировка? Прокомментируйте результат.

Дано:

U₀ = 4 кВ

d = 0,25 мм

Δν = 0,16

f = 6 ГГц

I = 300 мА

D = 3 мм

Решение:

В первом приближении в кинематической теории мы пренебрегаем взаимодействием электронов друг с другом, то есть не учитываем расталкивание. Тогда получается, что электроны движутся с постоянной скоростью в пространстве дрейфа.

Электрон может попасть в зазор в разные моменты времени. Будем считать, что скорость электрона в ускоряющей фазе равна

Аналогично скорость электрона в тормозящей фазе

Если же электрон попадает в зазор между этими двумя моментами времени, то его скорость можно вычислить как:

На странице учебника[1] номер 143 есть формула, позволяющая вычислить координату z, когда один электрон догонит другой.

Функция ϕ в данной задаче равна π.

Теперь можно посчитать угол пролёта по формуле:

Далее можно найти плотность тока пучка, используя вычисленное значение его площади поперечного сечения:

Далее вычислим плазменную частоту колебаний:

Вычислим и параметр группирования

где это поправка, которая учитывает кулоновское взаимодействие. Без учета взаимодействия

С учетом кулоновского взаимодействия мы получим следующее значение:

Получается, что с учетом кулоновского взаимодействия параметр группирования становится меньше.

Найдём расстояние от середины модулирующего зазора, на котором будет происходить максимальная группировка:

получается при ,

тогда

Ответы: