5.2. Лбв типа м

Устройство ЛБВ типа М представлено на рис. 5.10. Электронный ленточный пучок 1 формируется пушкой 2 и проходит вдоль ЗС 3. Магнитное поле направлено перпендикулярно к плоскости чертежа. Пучок рассеивается на коллекторе 4. Для подавления обратной связи, которая может возникать за счет отражения волн от концов ЗС, в средней ее части ставится поглотитель 5.

Рис. 5.10. Схема ЛБВ типа М (линейный вариант): 1 – электронный пучок; 2 – электронная пушка; 3 – ЗС; 4 – коллектор; 5 – поглотитель; 6 – «холодный» катод

Условием синхронизма является равенство фазовой скорости волн в ЗС и дрейфовой скорости электронов пучка

, (5.7)

где U₀– напряжение на ЗС,d – межэлектродное расстояние.

Практически более удобным оказывается кольцевой вариант ЛБВ типа М, изображенный на рис. 5.11. Он содержит те же элементы, что и линейный, и отличается от него лишь тем, что вся ЗС свернута в кольцо.

Рис. 5.11. Схема ЛБВ типа М (кольцевой вариант): 1 – электронный пучок; 2 – электронная пушка; 3 – ЗС; 4 – коллектор; 5 – поглотитель; 6 – «холодный» катод

Продольное распределение амплитуды сигнала на линейной стадии может быть представлено суммой двух волн – нарастающей и затухающей, имеющих в начале системы одинаковую амплитуду

, (5.8)

где ,.

По мере усиления сигнала и отдачи энергии волне электроны пучка приближаются к ЗС. Это приводит к увеличению сопротивления связи и возрастанию погонного усиления по сравнению с полученным из линейной теории. При дальнейшем продвижении вперед часть электронов пучка оседает на ЗС, часть – на «холодный» катод 6, и нарастание сигнала прекращается. Однако этого допускать не следует, и раньше, чем началось массовое оседание электронов на электроды, нужно во избежание перегрева последних заканчивать процесс взаимодействия и ставить коллектор. Таким образом, длина всей системы ограничивается началом насыщения сигнала, определяемого погонным усилением и величиной входного сигнала.

ЛБВ типа М, работающие в непрерывном режиме, позволяют получать мощности порядка десятков киловатт в дециметровом диапазоне и единиц киловатт в сантиметровом диапазоне волн. Усиление ЛБВ типа М сравнительно невелико – порядка 10–25 дБпри полосе пропускания 5–10 %. Наиболее выигрышным параметром этих приборов является высокий КПД, который удается довести до 60–70 %. В импульсном режиме ЛБВ типа М дают выходные мощности до 10 МВт в дециметровом и единиц мегаватт в сантиметровом диапазоне. Остальные их параметры – усиление, полоса пропускания и КПД примерно такие же, как и у ламп, работающих в непрерывном режиме.

5.3. Лов типа m

Устройство ЛОВ типа М, называемой карсинатроном, очень похоже на устройство ЛБВ типа М. Схема карсинатрона приведена на рис. 5.12. Основное отличие ЛОВ типа М состоит в том, что она не имеет входа, а только выход, расположенный на пушечном конце ЗС. Поглотитель в ЛОВ типа М ставится на коллекторном конце ЗС и служит для устранения действия обратной связи, возникающей за счет отражения сигнала от концов системы. В качестве ЗС применяется система со встречными штырями, в которой используется основная отрицательная пространственная гармоника.

Специфика ЛОВ типа М и О заключается в том, что сопротивлению связи для обратной волны следует приписывать отрицательный знак, учитывающий обратное направление потока мощности в ЗС. В таком случае параметр усиления С_mстановится мнимой величинойiD, при этом

Рис. 5.12. Схема ЛОВ типа М (карсинатрона): 1 – электронный пучок; 2 – электронная пушка; 3 – ЗС; 4 – коллектор; 5 – поглотитель; 6 – «холодный» катод

, (5.9)

где – волновое число,Е₀ – постоянная составляющая электрического поля.

Продольное распределение амплитуды поля волны имеет вид

. (5.10)

Учитывая, что в конце ЗС, где находится поглотитель, поле Е(L) должно быть равным нулю, получаем условие существования колебаний

(5.11)

Это условие определяет пусковой ток, начиная с которого становится возможным самовозбуждение колебаний

. (5.12)

Частота генерируемых колебаний определяется условием синхронизма v_ф() =v_др. Обычно для работы используется низшая мода, соответствующаяn= 1 и обладающая наименьшим пусковым током.

Основным преимуществом ЛОВ типа М является возможность широкой электронной перестройки частоты генерируемого сигнала путем изменения скорости электронов пучка. Обычно они применяются в аппаратуре радиопротиводействия, в которой наиболее полно реализуются преимущества этих приборов по обеспечению быстрой электронной перестройки частоты в широких пределах при достаточно большой выходной мощности. Выходная мощность Р_выхлинейно зависит от тока пучка

Р_вых =A(I₀ –I_0(пуск)), (5.13)

где А– некоторый коэффициент.

Электронный КПД _эЛОВ типа М зависит от тока пучка. Сначала_эвозрастает с увеличением тока, а затем, после перехода ЛБВ типа М в режим насыщения, практически не изменяется. В этом режимеР_выхи затраченная мощностьР₀практически одинаково увеличиваются с ростом тока (max_э=5060 %).