оборот, тормозятся и уменьшают свою скорость. При выходе из зазора и дальнейшем движении (дрейфе) в пространстве группирования 3 впереди летящие электроны отстают, а последующие их догоняют, группируясь в сгустки вокруг электронов, скорость которых при прохождении зазора не меняется. Длина пространства группирования выбирается оптимальной для обеспечения максимальной глубины модуляции электронного пучка по плотности.

Второй метод использует длительное взаимодействие электронов с СВЧ полем. Схема, поясняющая этот метод, показана на рис. 8.3. В этом случае электронный поток / (рис. 8.3, а) движется совместно с электромагнитным полем бегущей волны. Распределе-

Рис. 8.3. Модуляция электрониого пучка пю плотности ори длительном взаимодействии:

а-взаимодействующий электронный пучок; б - распределение продольной электрической составляющей иоля за,медляющ.ей системы

ние продольной электрической составляющей этого поля Ez в направлении распространения показано на рис. 8.3,6. Напомним, что направление вектора электрического поля Ez и направление силы Fz, с которой действует это поле, на электрон, противоположны. Будем полагать, что скорость движения электронного потока Ve и фазовая скорость волны Юф одинаковы. При этом условии поле и пучок можно рассматривать неподвижными относительно друг друга. В соответствии с этим в сечениях 3-3 рис. 8.3, а, где поле равно нулю, взаимодействие между полем и электронами пучка отсутствует.

Электроны, находящиеся под воздействием положительной полуволны, ускоряясь, приближаются к плоскости 3-<? слева, а электроны, оказавшиеся в поле отрицательной полуволны, замедляясь, приближаются к этой же плоскости справа. Другими словами, электроны, двигаясь совместно с электромагнитной волной, группируются в тех плоскостях, где проходит изменение знака Ez с положительного на отрицательный.

Отбор энергии от модулированного по плотности электронного пучка осуществляется теми же устройствами, что и модуляция п)гчка по плотности. На рис. 8.4 показана схема, поясняющая применение метода кратковременного взаимодействия при отборе энергии от сгустков электронов. В данном случае к зазору,.через

+1 l-

который пролетают сгустки электронов /, подключается активное сопротивление нагрузки R. При прохождении электронных сгустков через зазор во внешней цепи возникает наведенный ток. Проходя по внешнему сопротивлению Rn, наведенный ток создает на нем падение напряжения с полярностью, обозначенной на рис. 8.4. Электрод 3, по направлению к которому двигаются электронные сгустки, Л оказывается под отрицательным по- гг: гщ тенциалом. Внутри зазора в момент прохождения электрона или сгустка автоматически создается тормозящее электрическое поле. Скорость электронов уменьшается, а связанное с этим уменьшение кинетической энергии электронов сгустка преобразуется в энергию, выделяемую на сопротивлении нагрузки Ан. После прохождения зазора электроны попадают а коллектор 4, где остаток их кинетической энергии превращается в тепло.

На рис. 8.5 показана схема, поясняющая применение метода длительного взаимодействия при отборе энергии от сгустков электронов. В этом случае для эффективного взаимодействия с передачей энергии электронного пучка электромагнитному полю необходимо, чтобы фазовая скорость иф электромагнитной волны 1 (рис. 8.5, б) была несколько меньше скорости Vg электронного по-

Рис. 8.4. Отбор энергия от электронов лри 1кратковре-мениош ввавмодействни:

/ - электронный пучок; 2-3 - зазор устройства; 4 - коллектор

Рис. 8.5. Отйор энергии от электронов при длительном взаимодействии: а - взаимодействующий электронный пучок; б - распределевие иродольвой электрической составляющей СВЧ поля; - электромагнитная волна; 2 - электронный пучок; 3 - коллектор

тока (рис. 8.5,а). При этом условии электронный сгусток 2 попадает в область тормозящего поля бегущей волны. В результате торможения сгустка происходит передача энергии электронного сгустка, высокочастотному полю. После того как скорости поля и

сгустков сравниваются, электроны попадают на коллектор 3, где остаток их кинетической энергии преобразуется в тепло, нагревающее коллектор.

8.3. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Колебательными системами в электронных приборах СВЧ принято называть устройства, предназначенные для преобразования энергии электронного потока в энергию СВЧ колебаний.

К основным типам колебательных систем электровакуумных приборов СВЧ относятся резонаторы и замедляющие системы. Последние могут быть широкополосными (согласованные с обеих концов) и узкополосными (свернутые в кольцо и замкнутые на себя).

Резонаторы используются в приборах, основанных на кратковременном взаимодействии электронов с СВЧ полем. Для осуществления этого взаимодействия в конструкции резонатора должен быть зазор, в котором сосредоточено электрическое поле электромагнитных колебаний резонатора. Этим условиям удовлетворяют конструкции цилиндрических, тороидальных и коаксиальных резонаторов, показанные на рис. 8.6. Возможность многократного уве-

А

длентронный пучои

Элеитротый пучои

длвитронный пучон

Рис. 8.6. Резонаторы электронных

приборов СВЧ: а - цилинярическмй; б - тороидальный; е - коаксиальный

личения амплитуды электрического поля в резонаторе за счет резонанса позволяет осуществить достаточно эффективное взаимодействие между полем и электронным потоком несмотря на кратковременность этого взаимодействия.

Замедляющие системы используются в приборах с длительным взаимодействием электронов с СВЧ полем. Основными требования-