Лампа обратной волны — это электровакуумный прибор, с помощью которого генерируются электромагнитные колебания СВЧ. Для процесса генерирования электромагнитная волна взаимодействует с электронным потоком. Электромагнитная волна по замедляющей системе движется в прямо противоположном электронам направлении. В зарубежной специальной литературе встречается и другое название прибора, такое, как карцинотрон.
Лампы обратной волны используются в сигнал-генераторах и свип-генераторах с широким диапазоном для радиотехнических измерений, также в быстро перестраиваемых приемниках, задающих генераторах с быстро перестраивающейся частотой и т. д.
Американский ученый-физик С. Миль-ман в 1950 г. обнаружил генерирование колебаний СВЧ, связанных с электронным потоком и обратной волной. Американцы Р. Компфнер и Н. Уильямс в 1953 г. ввели термин «лампа обратной волны» в научный дискурс.
Электронная пушка лампы обратной волны создает поток электронов, которые двигаются по прямой линии. Встречные пластины образовывают замедляющую систему, через которую проходит поток электронов. За счет этого в замедляющей системе возбуждается электромагнитная волна, направление которой прямо противоположно направлению движения электронов. Электрическое поле бегущей волны влияет на электронный поток, в результате чего формируются сгустки электронов. Сгустки тормозятся электрическим полем. Чтобы электронный поток сфокусировать, используют электростатическую систему фокусировки или направленное по оси потока магнитное поле.
Лампы обратной волны различаются по мощности колебаний, которая варьируется от 5 до 100 МВт.
Различают два вида ламп обратной волны — лампа типа О и лампа типа М.
В лампе обратной волны типа О СВЧ-поле тормозит электроны, в результате чего кинетическая энергия электронов преобразуется в энергию СВЧ-поля.
Лампы другого типа преобразуют потенциальную энергию в СВЧ-поле. Электроны при движении от катода к аноду тормозят и разгоняются, смешиваются между собой. От напряжения замедляющейся системы зависит непосредственно частота излучения в лампах обоих типов.
Генераторы, применяемые на лампах обратной волны типа М, могут обеспечивать выходную мощность в разных частотных диапазонах. В дециметровом диапазоне мощность может равняться десятку кВт, в сантиметровом — нескольким единицам кВт. Подобные генераторы по своей мощности занимают первое место среди генераторов СВЧ-колебаний с электронной перестройкой частоты. В настоящее время они являются самыми мощными генераторами СВЧ-колебаний с электронной перестройкой частоты. Если генераторы синхронизированы, то их характеристиками являются высокая стабильность частоты и низкий уровень шума, что помогает для использования их в различных областях.
Волна СВЧ при изменении частоты лампы обратной волны отражается и поступает в замедляющую систему. Изменение выходной мощности изменяется, если отраженная таким образом волна
взаимодействует с электронным потоком. Для того чтобы не изменять мощность, включается поглотитель, находящийся на конце замедляющей системы. При изменении напряжения катода и замедляющей системы изменяется и частота колебаний в лампе обратной волны. В современных лампах обратной волны диапазон частот колебаний изменяется от единиц ГГц до единиц ТГц. При уменьшении напряжения увеличивается крутизна электронной перестройки ламповой частоты. Величина напряжения пропорциональна выходной мощности колебаний лампы, которая изменяется от милливатт до нескольких ватт. Мощность лампы обратной волны зависит от напряжения замедляющейся системы.
Источником энергии и звеном положительной обратной связи является электронный пучок.
Одной из разновидностей данных приборов является лампа обратной волны магнетронного типа. Лампа магнетронного типа используется в измерительной аппаратуре, различных системах связи, при генерировании радиопомех и шумов и т. д.