Генератор на лампе обратной волны типа М

Определение. Генератором обратной волны типа М (карсинотроном типа М) называют электронный прибор, в котором незатухающие колебания сверхвысокой частоты поддерживаются за счет передачи электромагнитной волне потенциальной энергии электронов, движущихся в скрещенных полях и взаимодействующих с обратной пространственной гармоникой этой волны.

Устройствогенератора на лампе обратной волны (рис. 6-4) во многом сходно с устройством магнетронного усилителя. Замедляющая система обычно свернута в незамкнутое кольцо. Электронный поток формируется с помощью системы типа "короткая оптика", описанной в предыдущем параграфе. Отличие заключается в отсутствии входной линии. Мощность генерируемых колебаний отводится в нагрузку по выходной линии, расположенной вблизи катода. У коллекторного конца замедляющей системы располагается поглотитель, предназначенный для поглощения электромагнитной волны, отраженной от выходной линии и катодного конца системы.

Рис. 6-4. Устройство генератора на лампе обратной волны. 1 - катод; 2 - дополнительный анод; 3 - холодный катод; 4 - замедляющая система; 5 - коллектор; 6 - поглотитель

Параметры замедляющей системы выбираются такими, чтобы основной была первая обратная гармоника. Кроме того, диапазон электронной перестройки частоты должен быть по возможности более широким. Чаще всего в ЛОВ типа М используется замедляющая система типа встречных штырей.

Принцип действия. После разогрева катода и включения рабочих напряжений на электроды прибора электронный луч в виде узкой ленты движется в пространстве взаимодействия: между замедляющей системой и отрицательным электродом. Под воздействием флуктуации плотности электронного потока в замедляющей системе возникают слабые электромагнитные колебания. Основная - обратная гармоника с наибольшей амплитудой воздействует на поток электронов. Слабое вначале неоднородное электрическое поле вызывает начальную модуляцию электронного потока по скорости и одновременно за счет продольной составляющей εZ (см. гл. 4) заставляет электронный поток отклоняться к замедляющей системе. При этом электроны теряют потенциальную энергию, передавая ее полю волны. Амплитуда электромагнитных колебаний возрастает, увеличивается воздействие неоднородного электрического поля на поток электронов и т. д. Процесс развивается до тех пор, пока по условиям баланса мощностей в приборе не установится стационарный режим, при котором амплитуда электромагнитных колебаний остается неизменной. Потенциальная энергия электронов превращается в энергию сверхвысокочастотных колебаний, часть которой расходуется на восполнение потерь в самом генераторе, а часть отводится в нагрузку.

Механизм взаимодействия электронного потока с высокочастотным электрическим полем - формирование электронных сгустков, отбор рабочих электронов, передача энергии полю волны - был подробно рассмотрен в гл. 4. Следует лишь помнить, что в генераторной лампе электроны взаимодействуют с полем обратной гармоники, вектор υф фазовой скорости которой совпадает с вектором скорости движения электронов. А электромагнитная энергия переносится всей волной в противоположном направлении: от коллектора к катоду, так как вектор υгр групповой скорости направлен навстречу вектору υф.

Как будет показано далее, закон изменения амплитуды электромагнитной волны вдоль замедляющей системы в ЛОВ типа М имеет косинусоидальный характер. Наибольшей величины амплитуда колебаний достигает в конце пути движения всей волны - у катодного конца замедляющей системы. Здесь и располагается линия отвода высокочастотной энергии в нагрузку.

Таким образом, в генераторной лампе обратной волны типа М, так же как и в ЛОВ типа О, существует цепь обратной связи в виде электронного потока, взаимодействующего с волной через обратную гармонику. В стационарном режиме электрическое поле волны в прикатодной части воздействует на электронный поток, формируя сгустки и нужную траекторию движения электронов. В результате дальнейшего взаимодействия с волной электроны отдают ей свою энергию, которая и переносится волной снова по направлению к выходной линии.

Часть энергии может отразиться от устройства для вывода энергии. Такая отраженная волна, движущаяся от катода к коллектору, не может существенно повлиять на работу лампы, так как фазовая скорость ее обратной гармоники направлена навстречу электронному потоку и, следовательно взаимодействие этой гармоники с электронами отсутствует. Прямые же гармоники слабой отраженной волны невелики, и поле их прижато к поверхности замедляющей системы. Опасность для работы прибора может представить лишь дважды отраженная волна, т. е. волна, отразившаяся от выходной линии, достигшая коллектора и вновь отразившаяся от этого конца замедляющей системы. В этом случае она суммируется, с учетом фазовых соотношений, с основной волной и может существенно повлиять на величину обратной рабочей гармоники. При разных значениях сопротивления нагрузки этот эффект может быть также различным в силу изменения модуля и фазы коэффициента отражения. Для того чтобы исключить влияние характера нагрузки на работу генератора, у коллекторного конца помещают специальный поглотитель, в котором и рассеивается энергия отраженной волны.

 36.Конструкция и параметры стабилитрона.

Стабилотрон - стабилизированный по частоте, перестраиваемый(механически) СВЧ генератор, состоящий из Платинотрона и цепи обратной связи (рис.). Обратная связь реализуется благодаря частичному отражению энергии СВЧ колебаний, возбуждающихся в платинотроне, от делителя мощности (с одной стороны) и отражению её от объёмного резонатора (с другой стороны). Отражение от резонатора происходит только на его резонансной частоте, энергия колебаний всех др. частот попадает в поглотитель. Частоту резонатора можно изменять перемещением его поршня. Подстройкой фазовращателя достигается максимум выходной мощности на каждой частоте.

По сравнению с Магнетроном у С. на порядок меньше уходы частоты, вызванные изменениями величиныполезной нагрузки, анодного тока платинотрона и температуры окружающей среды. С. используют в тех жеобластях применения, что и магнетрон, но сравнительно редко (изза неудобств перестройки частоты двумя регулирующими органами).

Схема стабилотрона: 1 — платинотрон; 2 — направление, в котором платинотрон усиливает колебания; 3— регулируемый фазовращатель; 4 — поглотитель; 5 — стабилизирующий высокодобротный объёмныйрезонатор; 6 — поршень резонатора; 7 — делитель мощности; 8 — направления потоков СВЧ энергии.