ЛАМПА БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ

Лампа бегущей волны — это электровакуумный прибор, с помощью которого усиливаются электромагнитные колебания СВЧ. Бегущая электромагнитная волна, взаимодействуя и двигаясь в одном направлении с электронным потоком, приводит к усилению колебаний СВЧ. Лампа бегущей волны используется как в приемных, так и в передающих устройствах. Лампа предназначена для умножения частоты колебаний, их преобразования и т. д.

Впервые электровакуумный прибор, который можно назвать предком лампы бегущей волны, запатентовал в 1936 г. американский ученый А. Гаев. Собственно лампа бегущей волны появилась спустя семь лет, в 1943 г., когда она была предложена другим американским инженером — Р. Компфнером. После этого лампами начали заниматься многие исследователи, такие как Дж. Пирс, в 1947 г. первым опубликовавший свой теоретический труд, посвященный лампе бегущей волны.

Лампа бегущей волны состоит из электронной пушки; замедляющей системы; коллектора для улавливания электронов; фокусирующей системы; ввода и вывода энергии электромагнитных колебаний, а также поглотителя энергии электромагнитных колебаний. Электронная пушка создает и формирует электронный поток. Замедляющая система необходима для снижения скорости бегущей волны и для синхронизации движений волны и электронного потока. Фокусирующая система представляет собой периодическую систему, создающую магнитное поле, которое удерживает электронный поток в определенных границах поперечного сечения. Поглотитель энергии электромагнитных колебаний устраняет самовозбуждение лампы бегущей волны за счет отражения волн от замедляющей системы.

Лампы бегущей волны имеют широкие полосы пропускания, в некоторых типах ламп длина полос превышает октаву. Мощность ламп изменяется от нескольких долей МВт в маломощных и малошумящих лампах усилителей СВЧ, до десятков кВт в передающих устройствах СВЧ. Усиление ламп бегущей волны довольно большое: 30—60 дБ.

Лампы бегущей волны различаются по классам. Существуют лампы бегущей волны класса О и класса М, каждая имеет свои отличительные особенности.

В приборе типа М требуемое взаимодействие электронов с бегущей волной проводится при точных определениях скоростей электронов и фазовой волны. В приборах типа О необходимым условием является ускорение электронов. В лампах этого класса кинетическую энергию, являющуюся избытком, электроны передают полю при заметном различии скоростей волны и электронов.

В лампах класса М поле забирает потенциальную энергию, в то время как кинетическая энергия электронов не подлежит изменению. Лампы двух описанных типов являются широкополосными усилителями. Самовозбуждение вызывается отражением от замедляющей системы усиливаемого сигнала, а предотвращается при помощи поглотителя.

В лампах бегущей волны класса О кинетическая энергия электронов преобразовывается в СВЧ-энергию. Это происходит за счет СВЧ-поля, которое тормозит электроны. Магнитное поле фокусирует электронный пучок, располагается в одном направлении с ним. Лампы бегущей волны класса О различаются в зависимости от своей мощности. Во входных усилителях используются лампы с малой мощностью, в промежуточных усилителях — со средней, в выходных усилителях — с большой.

В лампах бегущей волны класса М потенциальная энергия электронов генерируется в энергию СВЧ-поля. Электроны постоянно тормозят и разгоняются при движении от анода к катоду и в результате смешиваются. Магнитное поле перпендикулярно к направлению пучка. Лампа бегущей волны типа М состоит из инжектирующего устройства, создающего ленточный электронный поток, и пространства взаимодействия, которое генерирует электроны с СВЧ-полем.

Лампы бегущей волны действуют за счет взаимодействия поля бегущей электромагнитной волны с электронным потоком. Фокусирующий соленоид находится на металлическом баллоне, тогда как электронная пушка, замедляющая система в виде спирали и коллектор располагаются в самом баллоне. Спираль закрепляется между стержнями-диэлектриками с хорошей проводимостью тепла.



Следующее: ЛЕКАЛО Предыдущее: ЛЕС, ЛЕСОВОДСТВО

Похожее: ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКАЯ ЛАМПА

ПОДЕЛИСЬ!