4.1. Основные понятия, термины и определения

П

Рис. 4.1

Рис. 2.1. Преобразующее

устройство

реобразование энергии электронного потока в энергию выходного сигнала является последним из основных физических процессов, составляющих принципы действия различных по назначению электронных приборов и устройств. В ламповых усилителях этот процесс основан на взаимодействии электронного потока с электромагнитным полем и осуществляется в специальных преобразующих устройствах. В простейшем случае преобразующее устройство состоит из диодного вакуумного промежутка (или пространства) взаимо-действия и подключенной к этому проме-жутку внешней цепи с нагрузочным (анод-ным) сопротивлением того или иного типа (резистором или колебательным конту-ром). На рис. 4.1 представлена схема одно-го из таких устройств, в котором электро-ды промежутка взаимодействия и имеют одинаковые потенциалы ; в качестве нагрузочного сопротивления ис-пользуется колебательный -контур, настроенный в резонанс на частоту управляющего напряжения, к которому через трансформаторную связь с помощью клемм может быть подключен потребитель энергии выходного сигнала. Предположим, что модулированный электронный поток, прошедший промежуток , характеризуется переменным конвекционным током . Если при этом время пролета электронов через указанный промежуток , где – период управляющего напряжения и – круговая частота, то во внешней цепи будет протекать такой же ток проводимости и создавать на колебательном контуре падение напряжения , где – активное эквивалентное сопротивление контура. В этом случае анодное напряжение будет изменяться по закону и создавать в промежутке переменное электрическое поле. Противофазное измене-ние тока и напряжения имеет принципиальное значение для преобразования энергии электронного потока в энергию выходного сигнала в любом электронном усилителе или в генераторе с самовозбуждением, поэтому указанное условие обычно называют генераторным режимом преобразования энергии. В данном режиме в тормозящий полупериод электрического поля в пространство взаимодействия входит большее число электронов, чем в ускоряющий полупериод, поэтому в среднем за период модулированный электронный поток отдает полю определенную энергию, которая и определяет энергетический эффект взаимодействия электронов с полем. Основными параметрами, характеризующими процесс преобразо-вания энергии электронного потока, являются средняя преобразованная (или колебательная) мощность , выделяющаяся в нагрузочном сопротивлении; КПД преобразования и мощность рассеяния на аноде.

В квазистатическом приближении колебательная мощность определяет-ся формулой , где и – коэффи-циент и амплитуда первой гармоники анодного тока, – амплитуда напряжения на нагрузочном сопротивлении.

КПД преобразования определяется как отношение колебательной мощности к средней мощности электронного потока, прошедшего через промежуток взаимодействия , т. е. , где – постоянная составляющая анодного тока, , и – коэффициенты использования анодного тока и напряжения.