Читать реферат по физике: "Современные лампы бегущей волны их конструкции физические принципы работы и параметры" Страница 1

(Назад) (Cкачать работу)

СОВРЕМЕННЫЕ ЛАМПЫ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ, ИХ КОНСТРУКЦИИ, ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ И ПАРАМЕТРЫ

Лампы бегущей волны (ЛБВ) относятся к вакуумным приборам сверхвысоких частот (СВЧ), которые осуществляют преобразование кинетической энергии движущихся в вакууме электронов в энергию электромагнитного поля путем взаимодействия электронов с электромагнитной волной. Как и клистроны ЛБВ относятся к приборам О- типа – направление напряженности постоянного электрического поля совпадает с направлением напряженности формирующего магнитного поля [1]. В приборах М-типа (магнетронные приборы) происходит преобразование потенциальной энергии электронов в энергию электромагнитного поля под действием «скрещенных» (взаимно перпендикулярных) электрического и магнитного полей.

ЛБВ относятся к нерезонансным приборам с длительным взаимодействием, в которых соблюдается синхронизм

υе ≈ υф,(1)

где υе =– скорость электронов, м/с,(2) υф – фазовая скорость электромагнитной волны;– отношение заряда электрона к его массе; – ускоряющее напряжение, В.

Подставляя значение в (2), получаем расчетное уравнение: υ ≈ 5,95 ∙ 105.(3) Если попытаться осуществить принцип синхронизма в линиях передачи, в которых электромагнитная волна распространяется с фазовой скоростью, близкой к скорости света, потребуется ускоряющее напряжение примерно 250 000 В. Делать такие приборы нецелесообразно (кроме крайне высокого напряжения – огромная масса и необеспеченность электропрочности, вредные γ-излучения и т. д.)

Поэтому в ЛБВ применяют специальные линии замедления – замедляющие системы (ЗС). В качестве примера можно рассмотреть механизм замедления в спирали.

2πa

d

φ

c

υ

d

υ

2a

Рис. 1. Механизм замедления электромагнитной волны в спирали В некотором приближении можно считать, что волна движется по проводнику со скоростью света «с», тогда   c sin(4) Отсюда находим коэффициент замедления электромагнитной волны: ≈ (5) Введем основные определения замедляющих систем: γ  ,(6)

где γ – волновое число или постоянная распространения, – длина замедленной волны в ЗС.

Коэффициент замедления можно записать следующим образом:

(7) Если разность фаз на период ЗС можно обозначить какγd,(8)

то . (9) Дисперсионными характеристиками ЗС называются зависимость коэффициента замедления от длины волны n() либо зависимость круговой частоты от постоянной распространения (ω ()).

Дисперсия может характеризоваться величиной (/n) ∙ (∂n/∂). При значениях ∂n/∂< 0 дисперсию называют нормальной, при ∂n/∂> 0 – аномальной.

На рис. 2 показаны случаи нормальной положительной дисперсии (1), аномальной положительной (2) и аномальной отрицательной (3).

λ

n

1

2

3

Рис. 2. Случаи дисперсии: 1 – нормальная положительная дисперсия; 2 аномальная положительная дисперсия, 3 – аномальная отрицательная дисперсия

Как правило, ЛБВ работает в режиме усиления при нормальной дисперсии или слабоаномальной (аномально положительной). Аномально отрицательная дисперсия соответствует режиму генерации.

Из условий синхронизма (1) и с учетом (2) для каждого значения коэффициента замедления (10) В соответствии с (5) (11) Отсюда формируется очень важный вывод: ЛБВ

Похожие работы