Порядок включения питающих напряжений должен обеспечивать защиту замедляющей системы от перегрева, минимальный ток корпуса и отсутствие низкочастотных колебаний в питающих цепях. Сначала запирающее напряжение управляющего электрода устанавливают больше рабочего значения, чтобы ток пучка был минимальным или равным нулю. Затем включают систему охлаждения, источник питания соленоида, если фокусировка пучка происходит с помощью внешнего электромагнита, цепь питания подогревателя, источники напряжений коллектора и замедляющей системы. После этого устанавливают рабочее значение напряжения на управляющем электроде. Выключение напряжения происходит в обратном порядке.

Для обеспечения необходимого порядка включения напряжений и защиты ЛБВ используют специальные схемы, в которых предусматривают отключение питающих напряжений при прекращении охлаждения, исчезновении магнитного фокусирующего поля (при фокусировке электромагнитом) и значительном возрастании тока корпуса. Так же как в клистронах, в мощных ЛБВ при рассогласовании волновод-ного тракта и возрастании КСВ может произойти растрескивание изолятора в выходном окне. Непосредс1венной причиной выхода изолятора из строя является образование дугового разряда или возрастание потерь в окне, связанное с росюм напряженноеги поля. Поэтому как только образуется дуга, автоматически н£ короткое время (десятки микросекунд) снимается возбуждение. Если разряд просуществует некоторое время, из-за вызванного им рассогласования тракта произойдет самовозбуждение усилителя. В этом случае разряд дюжет существовать даисе при отсутствии возбуждения.

§ 10.7. Генераторная лампа обратной волны типа О

Схема конструкции генераюрнон ЛОВ типа О показана на рнс. 10.23. Электронная пушка, формирующая пучок электронов, состоит из подо-!ревателя /, катода 2, управляющего или фокусирующего электрода 3, первого и второго анодов 4 ц 5 Дополнительная электронная фокусировка осуществляется продольным магнитным полем длинной внешней катушки (соленоида С) или системы постоянных магнитов. Сфокусированный электронный поток проходит вблизи замедляющей системы б, поглотителя поля СВЧ 7 и попадает на коллектор 8. Обычно коллектор, замедляющая система и первый анод соединены между собой. Замедляющая система предназначена для замедления фазовой скорости электромагнитного поля с целью обеспечения взаимодействия электронного потока с бегущей волной. На рис. 10.23 показана замедляющая система типа встречные штыри , в которой относительно велики амплитуды обратных пространственных гармоник. В ЛОВ также могут использоваться гребенчатые замедляющие системы, замедляющая система типа спираль или двойная спираль .

Усиление энергии поля СВЧ в ЛОВ происходит способом обратной волны (см. § 10.5). Пусть в замедляющей системе в направлении, противоположном оси 2, распространяется электромагнитная волна. Если скорость электронов равна фазовой скорости обратной пространствен-

нон гармоники (Ug Vф), электроны группируются в тормозящем электрическом ВЧ-поле (рис. 10.10,6) и передают часть своей кинетической энергии бегущей волне. Остальная кинетическая энергия тратится на нагревание коллектора и замедляющей системы. Продольная составляющая напряженности электрического поля СВЧ возрастает в направлении распространения энергии поля, противоположном оси г. В то же самое время группирование электронов и рост

Выход

12 3 г 5

Рис. 10.23

первой гар.моники /j в электронном юке происходят по мере движения электронов вдоль оси г (рис. 10.24). Поскольку направления усиления поля СВЧ и движения электронов противоположны, информация о фазе колебаний на выходе усилителя (меньшие значения г) передается сгруп-пированны.м электронным потокам в сторону входа усилителя (большие значения г). Следовательно, в ЛОВ существует обратная связь по электронному потоку. Всегда найдется такая частота, для которой суммарный сдвиг фаз, вносимый электромагнитным полем и электронным поюком, кратен 2л и ОС положительна. Тогда в ЛОВ возникают автоколебания. Так как усиление поля и ОС возрастают по мере увеличения тока электронного луча, генерация наступает при достаточно большой величине этого тока, превышающей пороговое значение пускового тока. Если ток луча меньше пускового, возможно лишь усиление колебаний*. Генерируемая СВЧ-мощность через выходной волновод поступает в нагрузку.

В конце замедляющей системы установлен аттенюатор - поглотитель прямых волн 7, предназначаемый для уменыденпя влияния на-

* Усилительные ЛОВО, работающие при малых тока.ч электронногэ луча, Обеспечивают низкие выходные мощности,

Рис. 10.24

грузки на работу ЛОВ. Когда naipysKa плохо согласована с волноводным трактом, отраженная волна через выходной волновод поступает в замедляющую систему и далее движется к поглотителю 7, где и рассеивается. Часть энергии в силу неидеальности поглотителя может вновь отразиться от конца замедляющей системы. Вторично отраженная волна, перемещаясь в направлении, противоположном z, будет

усиливаться совместно с основным г н колебанием и интерферировать (скла-

дываться) с ним.

На рис. 10.25 приведены основные характеристики ЛОВО. С изменением ускоряющего напряжения происходит электронная перестройка - изменение частоты генерации /рсц f (рис. 10.25, а). При существовании а) положительной ОС колебания возни-

кнут на частотах, для которых уси-дых к к к А . ление достаточно для компенсации

потерь. Усиление имеет место при выполнении условия синхронизма о Ьф. Известно, что фазовая скорость обратных пространственных гармоник возрастает с частотой. По мере роста ускоряющего напряжения увеличивается скорость движения электронов Гц, условие синхронизма выполняется на более высоких частотах, частота генерации увеличивается. Изменетнте частоты в широких пределах вызывает рассогласование замедляющей системы с выходным волноводом и изменением средней выходной мощности (пунктирная кривая па рис. 10.25, б). Пульсация выходной мощности, соответствующей различным ускоряющим напряжениям (сплошная линия на рис. 10.25, б), вызвана ин1ерференцией основной и вторично отраженной (от поглотителя) волн. На различных частотах эти волны складываются в разных фазах. На характер зависимости выходной мощности от ускоряющего напряжения влияют отражения от неоднородностей волноводного тракта, нагрузки, устройства вывода энергии и поглотителя. Те же причины могут вызвать волнистость кривой электронной перестройки. Для уменьшения пределов изменения выходной мощности стремятся улучшить качество согласования элементов тракта. Хорошие результаты могут быть получены в системе электронной стабилизации выходной мощности. Необходимый уровень мощности поддерживается специальной электронной схемой, регулирующей ток электронного луча. Уменьшить колебания выходной мощности ЛОВ можно, подключив к ее выходу ЛБВ, работающую в режиме максимальной мощности (область на рис. 10.18).

Основными параметрами ЛОВ являются рабочий диапазон частот, крутизна электронной перестройки и выходная мощность.

Рис. !0.25