Пути улучшения параметров ЛБВ.

Существует несколько путей повышения КПД ЛБВ.

Один из путей – постепенное уменьшение фазовой скорости волны вдоль оси ЗС. Электроны, теряя кинетическую энергию, не выходят в этом случае из синхронизма с волной и продолжают отдавать ей свою энергию. Создание подобных изохронных ЛБВ представляет большой интерес, хотя и требует решения сложных расчетных и конструкторских проблем, связанных с созданием ЗС с переменным (програмированным ) коэффициентом замедления. 

Другим путем повышения КПД является использование непрерывного или скачкообразного повышения скорости электронов по мере их движения вдоль ЗС. Очевидно, что ЗС ЛБВ должна быть разделена при этом на секции, находящиеся под различным постоянным напряжением по отношению к катоду. Возможно также скачкообразное уменьшение фазовой скорости волны в выходной секции ЗС при неизменном постоянном напряжении на всей системе.

Более доступным путем повышения КПД ЛБВ типа О, как и пролетных клистронов, является снижение постоянного напряжения на коллекторе в сравнении с постоянным ускоряющим напряжением U0. Расчеты показали, что даже используя одноступенчатую рекуперацию и снижая напряжение коллектора до (0,30,5)U0, можно поднять КПД до 50 % и выше [2]. Важную роль при использовании рекуперации играет конструкция коллектора, которая должна предотвращать обратное движение электронов от коллектора в пролетный канал ЗС.

Рекуперация обеспечивает в ЛБВ больший успех, чем в клистронах, ввиду менее эффективного механизма взаимодействия электронов с СВЧ полем и меньшего разброса скоростей электронов на выходе из пространства взаимодействия ЛБВ. Поэтому рекуперация более широко используется в ЛБВ, в особенности в лампах средней мощности. Сочетание рекуперации на коллекторе с изохронными ЗС позволяет довести КПД опытных образцов ламп до 60–70 %.

Генератор на лампе обратной волны типа О.

Генератор на лампе обратной волны (ЛОВ)

Устройство генератора на лампе обратной волны показано на рис. 3-10, а. Электронный луч формируется электронной пушкой, назначение и конструкция которой такие же, как и в лампе бегущей волны. Предварительно сфокусированный электронный поток проходит затем замедляющую систему типа встречных штырей или двухзаходной спирали (рис. 3- 10, б) и попадает на коллектор. На управляющий электрод подается небольшое отрицательное относительно катода напряжение, а на первый анод - положительное. Более высокие положительные напряжения подаются на коллектор и на второй анод, соединенный внутри лампы с замедляющей системой.

Рис. 3-10.

Устройство генератора на ЛОВ (а); замедляющая система в виде двухзаходной спирали (б). 1 - баллон; 2 - катод; 3 - электронная пушка; 4 - двухзаходная спираль; 5 - коллектор; 6 - поглотитель; 7 - вывод энергии; 8 - магнитная система

Фокусирование электронов в процессе их движения в замедляющей системе осуществляется, как и в ЛБВ, магнитным или электрическим полем. В схеме, показанной на рис. 3-10, для этой цели служит продольное магнитное поле, образуемое длинным соленоидом.

В отличие от усилителя на ЛБВ арматура генератора на ЛОВ снабжена лишь устройством вывода высокочастотной энергии, который расположен вблизи электронной пушки.

Поглощающее устройство располагается вблизи коллектора. Необходимость такого размещения поглотителя мы обсудим ниже.