Рабочий диапазон частот - диапазон частот генерации, получен ный с учетом электронной перестройки, в пределах которого выходная мощность изменяется в заданных пределах. Этот диапазон характеризуется значениями максимальной и минимальной частот генерации

/max И /min. КоэффиЦИенТ ПерскрЫТИЯ ДИапаЗОНа бц = fmaJfmla<

относительный коэффициент перекрытия

6 =2-2I££Z.100o/o,

Для волноводного и коаксиального выхода бп = 1,5 -Ь 2. Крутизна электронной перестройки определяется по кривой элек тронной перестройки (рис. 10.25, а):

Крутизна электронной перестройки изменяется в пределах рабо< чего диапазона частот и составляет единицы и десятки мегагерц нг вольт.

Схемы питания и порядок включения питающих напряжений у ЛОВ с магнитной фокусировкой те же, что у ЛБВ. Чтобы исключить электронную бомбардировку замедляющей системы, последним вклю чают напряжение первого анода. Выходная мощность ЛОВО обычно составляет до сотни милливатт.

§ 10.8. Механизм усиления поля СВЧ а приборах типа М

К приборам типа М относятся приборы со скрещенными постоянными электрическим и магнитным полями. В процессе взаимодействия п полем бегущей волны потенциальная энергия электронов преобразуется в энергию поля СВЧ.

Рассмотрим механизм усиления колебаний на примере приборов с инжектированным электронным потоком: ЛБВ и ЛОВ типа М. Для этого определим характер движе- у.

ния электронов в плоском диоде

(рис. 10.26), в котором имеются скрещенные электрическое и магнитное поля. Векторы напряженно-С!и анодного поля (fa и магнитной индукции в показаны на рисунке. Вектор (fa направлен от анода А к Катоду К, вектор В перпендикуля-Рен плоскости рисунка и направлен

в сторону от читателя. Электрическое поле создает силу, равную eSt (е-заряд электрона) и направленную по оси у, магнитное поле - илу, равную еВи (и - скорость движения электронов), действующун од прямым углом к векторам В и скорости v. Направление этой сил1 Определяют по правилу буравчика : оно соответствует перемещении, буравчика, вращаемого от В к v (с учетом отрицательного заряда элек трона). Предположим, что начальная скорость электрона, находящего

ся на поверхности катода, равна нулю. Тогда у катода на электрон будет дет.стБовать лишь сила электрического поля Fg, заставлямцая его дви1атъся к аноду. Как только возникает движение к аноду (вектор v направлен к аноду), тюявится сила магнитного поля f направленная вдоль оси 2 (сила Лоренца). Она искривляет траекторию движения электрона, находящуюся под некоторым углом к ога f. В результате изменятся направление силы Лоренца и направление скорости, которое через некоторое время совпадет с осью г. Тогда сила / будет направлена к катоду, что приведет к возвращению электрона на катод. После этого он вновь начнет двигаться к аноду под влиянием силы Ft, и все рассуждения можно повторить сначала. Таким образом, движение электронов в плоскости yz происходит по сложной циклон.

-1 Г

Рис. 10.27 Рис. 10.28

дальней траектории (рис. 10.27). Циклоидо-й называют кривую, образованную точкой окрулшости радиусом R, катящейся без скольжения вдоль оси 2. Скорость движения центра изображающей окружности принимают за скорость переноса электрона v = SJB, R = тё I / (еВ), где т-масса электрона. Скорость движения электронов все время изменяется, скорость переноса является средней скоростью электронов в направлении г.

Предположим, что электроны поступают в плоский диод слева по оси 2 Пусть начальная скорость электронов у равна скорости переноса Уц. В этом случае силы Fg и F направлены к аноду -и катоду соот-ветствен.но и равны по абсолютной величине:

Р =eDv - eB==eSa = F,.

Траектория движения электрона представляет собой прямую линию, параллельную оси г

Заменим анод плоского диода замедляющей системой (рис. 10.28). В пространстве между анодом А и катодом К распространяется электрическое поле, фазовая скорость которого направлена вдоль оси 2. Подберем значения анодного напряжения, магнитной индукции и параметры замедляющей системы таким образом, чтобы выполнялось равенство Vg = = иф. Тогда в отсутствие ВЧ-поля сила f, направленная к аноду, уравновесит силу F , направленную к катоду. Если по какой-либо причине скорость движения электронов вдоль оси 2 изменится, то изменится и сила F; сумма рассмотренных сил станет отличной от нуля и электроны начнут двигаться, смещаяся в сторону катода или анода. Такой случай может возникнуть при взаимодействии электронов с баущим полем СВЧ. На рис. 10.28 пока-

зана элекгрическая силовая линия ВЧ-поля. Yixie в кажадл ючкс пространства может быть представлено как сум.ма продольной, (направленной идешь оси г) и поперечной (направленной вдоль оси у) составлявющих.

Под дейстэйш продольной составляющей электрического СВЧ-поля электроны замедляют или ускоряют (в случае, рассмотренном на рке. 10.28, электроны уменьшают скорость вдоль оси г) свое движение. Тогда сумма Fg и F уже не равна нулю; появляется движение зшектронов к аноду или катоду (на рис. 10.28 - к аноду)

(х)з

мдоп

К а)

мдоп

К 51

Рис. 10.29

if Рмдоп

Н 5)

Как только появится поперечная составляющая скорости, на электро ны вЭЧнет действовать дополнительная сила магнитного поля F (рис. 10 .29), ылзывающая либо ускорение (рис. 10.28 и 10.29, а), либо эа.мед-тешге (рис. 10.29, б) движения в продольном направлении. Таким образом действие дополнительной силы F способствует восстарговлению скорости движения электронов вдоль оси г; при этом изменяется размещение электронов

в пространстве между анодом и ,<? А

катодом.

На скорость переноса электронов вдоль оси г влияет поперечная составляющая электрического ВЧ- Y

поля £у, направленная против (x)s (рис. 10.30, а) или по (рис. 10.30,6) а) направле-Hjpo поля S В первом случае происходит уменьшение, а во втором - увеличение напряженности элтектрического поля. Изменение напряженности вызывает изменение тотеречных сил электрического поля при постоянной поперечной скле кагнипюго поля В результате сумма сил, действующих в вертикальной плоскости, будет направлена в первом случае к катоду, а во 0то.рда{ случае - к аноду. Возникает движение электронов в поперечном направлении, которое приводит к появлению догюлнн-тельнъпс сил /мдоп, вызывающих уменьшение (рис 10.30, а) или увеличение (рис 10 30, б) скорости движения электронов вдоль оси г. Таким образом, в отличие от клистронов и ЛБВ типа О именно поперечная составляющая электрического ВЧ-поля изменяете скорость Электронного потока.

Рис. 10.30