Н.М.Изюмов, Д.П.Линде
"ОСНОВЫ РАДИОТЕХНИКИ"
М.,Л.; "ЭНЕРГИЯ", 1965г.

ГЛАВА ДЕСЯТАЯ

ГЕНЕРИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

10-7. 

ЛАМПЫ ОБРАТНОЙ ВОЛНЫ

Помимо спиралей, в лампах бегущей волны могут использоваться и другие замедляющие системы. Например, широко распространены гребенчатые линии (рис.10-48,а), в которых, упрощенно говоря, замедление достигается за счет того, что волна последовательно "обегает" щели гребенки. При этом из-за разницы хода на краях щелей создается разность потенциалов и продольное поле (рис.10-48,б). Аналогичными свойствами обладает и коаксиальная линия с диафрагмами (рис.10-48,в). На сантиметровых волнах вместо коаксиальной линии используют диафрагмированные волноводы (рис.10-48,г).

Рис. 10-48. Неоднородные замедляющие системы.

Допустим, например, что вдоль гребенчатой системы справа налево распространяется электромагнитная волна, создающая в данный момент времени максимальное тормозящее поле в щелях 1, 3, 5 и т.д. Зададим себе вопрос: может ли поток электронов эффективно взаимодействовать с полем такой системы, двигаясь навстречу волне? В спиральной замедляющей системе взаимодействие со встречной волной не дало бы необходимого эффекта, потому что электроны попеременно подвергались бы воздействию то ускоряющего, то тормозящего поля. Структура же поля в гребенчатой линии иная (рис.10-48,б): здесь между краями щелей действует максимальное продольное поле, а над зубцом его нет. Поэтому если электрон, проходивший первую щель в тормозящем поле, достигнет второй щели через полпериода изменения поля, то он будет и в той, и в другой, и во всех следующих щелях испытывать тормозящее воздействие. Над зубцами он будет проходить по инерции, не испытывая воздействия идущей навстречу волны. Следовательно, в такой замедляющей системе возможна как группировка потока, так и передача волне энергии сгруппированным встречным потоком.

Периодические системы, на отдельных участках которых действует переменное электрическое поле, а на других оно отсутствует, называют неоднородными в отличие от спиралей, на всех участках которых действуют поля с одинаковой амплитудой, благодаря чему они являются однородными системами.

Приборы, в которых осуществляется энергетическое взаимодействие потока со встречной волной, распространяющейся вдоль неоднородной замедляющей системы, называют лампами обратной волны.

В рассмотренном выше примере эффективное взаимодействие осуществлялось благодаря тому, что за одинаковый отрезок времени волна сместилась на одну ячейку влево, а электрон - на одну ячейку вправо. Следовательно, для работы лампы обратной волны необходимо, чтобы скорости потока электронов и электромагнитной волны были равны по величине и обратны по знаку.

Теперь можно представить себе усилитель обратной волны (рис.10-49). Выходной сигнал должен поступать на ближайший к коллектору конец замедляющей системы, а усиленный - сниматься с конца, ближайшего к катоду. Однородный поток, вышедший из пушки, попадает в интенсивное поле усиленного сигнала, модулируется по скорости, затем по плотности и отдает свою энергию движущейся навстречу волне.

Рис. 10-49. Лампа обратной волны - усилитель.

Нужно заметить, что в качестве усилителей лампы обратной волны используются довольно редко. Вследствие того, что на части пути электроны не взаимодействуют с полем, к.п.д. и усиление этих ламп меньше, чем у ламп бегущей волны. Кроме того, встречное движение потока и волны создает в приборе естественную обратную связь, что в сильной степени затрудняет устранение самовозбуждения генератора. Поэтому лампы обратной волны в основном используются в качестве автогенераторов (рис.10-50).

Рис. 10-50. Лампа обратной волны - автогенератор.

Сформулированное выше условие эффективности взаимодействия потока с полем лампы обратной волны всегда может быть выполнено путем соответствующего выбора ускоряющего напряжения. По своему смыслу - это фазовое условие самовозбуждения. Амплитудное условие сводится к требованию, чтобы усиление прибора было не менее некоторого критического значения. Последнее обеспечивается участием в процессе взаимодействия достаточно большого числа электронов, т.е. созданием в приборе электронного пучка, ток которого превышает некоторое "пусковое" значение.

Отсюда следует, что принципиально не существует ограничений для диапазона электронной перестройки лампы обратной волны, что является наиболее ценной особенностью этого прибора. На практике, однако, ряд конструктивно-технологических моментов ограничивает диапазон перестройки. У отдельных типов генераторов отношение крайних частот диапазона достигает четырех-пяти.

Механизм возникновения колебаний в лампах обратной волны в общих чертах такой же, как и в любом автогенераторе. При включении питающих напряжений в замедляющей системе возникает импульс тока заряда распределенных емкостей. Он создает колебания сплошного спектра частот, и вдоль системы в разных направлениях бегут затухающие волны. Та из них, для которой будет выполнено условие самовозбуждения, начнет модулировать встречный поток по скорости. Образуются сгустки, которые будут пополнять энергию этой волны, и колебания будут нарастать. Стационарный процесс наступит вследствие того, что с ростом плотности сгустков увеличивается действие расталкивающих сил и дальнейшее улучшение группировки прекращается; с другой стороны, пропорционально квадрату амплитуды растут потери в системе. Диапазоны, в которых используются лампы обратной волны, те же, что и для ламп бегущей волны.

В рассмотренных генераторах бегущих волн преобразование энергии происходит вследствие торможения электронов и потери ими части кинетической энергии, приобретенной под действием источника ускоряющего напряжения. Такие генераторы принято относить к классу О. Их общей особенностью является невозможность получения высокого к.п.д., поскольку электроны не могут терять значительную долю кинетической энергии, так как это приводит к нарушению условия эффективного взаимодействия поля с волной, заключающегося в приблизительном равенстве скоростей потока и волны. Данное свойство является принципиальным недостатком при построении мощных генераторов. Чтобы избавиться от него, переходят к другому типу взаимодействия потока с полем в скрещенных постоянных электрическом и магнитном полях. Генераторы, в которых используется такое взаимодействие, относят к классу М.

В этой главе:
10-1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЛАМПОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
10-2. ГЕНЕРАТОРЫ С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ (УСИЛИТЕЛИ)
10-3. ГЕНЕРАТОРЫ С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ
10-4. ЛАМПОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТ
10-5. КЛИСТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ
10-6. ГЕНЕРАТОРЫ БЕГУЩИХ ВОЛН
10-7. ЛАМПЫ ОБРАТНОЙ ВОЛНЫ
10-8. ГЕНЕРАТОРЫ БЕГУЩИХ ВОЛН КЛАССА М
10-9. ТРАНЗИСТОРНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И УСИЛИТЕЛИ
10-10. ГЕНЕРАТОРЫ С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ
10-11. ГЕНЕРАТОРЫ СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ С РЕАКТИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОДНОГО ЗНАКА
10-12. ЗАТЯГИВАНИЕ ЧАСТОТЫ В АВТОГЕНЕРАТОРАХ
10-13. ЗАХВАТЫВАНИЕ ЧАСТОТЫ АВТОГЕНЕРАТОРА
10-14. ГЕНЕРАТОРЫ НЕСИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ
СОЛНЕЧНАЯ ЗАРЯДКА со встроенным аккумулятором!

Вы только на емкость встроенного аккумулятора взгляните - более чем 7 А·ч...

Удобная почтовая доставка не только по России...

 
Более 3000 типов оригинальных аккумуляторов...

...для смартфонов и мобильных телефонов LG, Samsung, Motorola, Nokia, Sony Ericsson и др.

Доставка почтой, курьером...

webmaster@radio-1895.ru