Рис. 8.22. Характеристяха электронной перестройки ла:м1пы бегущей волны

Крутизна электронной щерестройки частоты уменьшается с ростом Uo. Для ЛОВ сантиметрового диапазона она составляет несколько мегагерц на вольт, в миллиметровом диапазоне - десятки мегагерц на вольт.

Спектр генерируемых колебаний. Колебания, создаваемые в ЛОВ, как и колебания большинства генераторов, не являются

монохроматическими. Их спектр расширен за счет амплитудной и частотной модуляции ВЫХОДНОГО сигнала, которую можно объяснить плохим вакуумом, дискретным характером тока электроНного пучка и эффектами распределения тока между отдельными электродами и элементами замедляющей системы.

У оовременных ЛОВ уровень боковых (паразитных) составляющих спектра по сравнению с уровнем несущей частоты снижен до 60 дБ и более. Уровень боковых составляюЩих можно снизить улучшением фокусировки пучка, уменьшением тока пучка и хорошей фильтрацией питающих напряжений.

Применение ЛОВ. Лампы обратной волны применяются в качестве гетфодинов приемников, задающих генераторов передатчиков и в измерительной технике в качестве свипируемых генераторов.

Применение ЛОВ в качестве гетеродинов совместно с ЛБВ, используемыми iB качестве усилителя высокой частоты на входе приемника, позволяет создать конструкции приемников с шцрокихм диапазоном быстрой электронной перестройки. В этом случае значение пмеет монохроматичность cгнaлoв ЛОВ, так как расширение спектра проявляется на выхОде приемника в виде частотных и амплитудных шумов.

Недостатками гетеродинов на ЛОВ является высокий уровень шумов и высоковольтные пита1ющие напряжения.

Применение ЛО1В в качестве СВипируемых генераторов в измерительной технике способствовало развитию автоматизации измерений, в частности панорамных измерительных устройств для

Таблица 8.4

Усредненные параметры ЛОВ

измерения /Сет, затухания и др. В этом случае серьезным недостатком ЛОВ является большое непостоянство выходной мощности по диапазону при электронной перестройке, требующее применения специальных мер для ее стабилизации.

В табл. 8.4 приведены основные усредненные электрические параметры ЛОВ, а на рис. i8.19 показан пример ее конструкции.

8.8. МАГНЕТРОНЫ

Магнетроном называется генераторный прибор М-типа, в котором анод и катод являются коаксиальными цилиндрами, магнитное поле аксиально, а замедляющая система является резонансной [38, 39].

Принцип действия многорезонаторного магнетрона основывается на сочетании методов кратковременного и длительного взаимодействия электронов с высокочастотным электрическим полем системы резонаторов, образующих замкнутую на себя узкополосную замедляющую систему. Устройство многорезонаторнопо магнетрона показано на рис. 8.23.

Конструктивно магнетрон представляет собой диод (рис. 8.23,а), состоящий нз анодного блока (анода) 7 и катода 2. Анодный блок - основной конструктивный элемент магнетрона, содержащий ib себе замедляющую систему и служащий для подсоединения других элементов конструкции (выходного устройства, катода и др.). Реэонатор-ная система магнетрона (замедляющая система) состоит из связанных резонаторов (3), замкнутых в кольцо.

Катод магнетрона имеет ци- -линдрическую форму и располагается вдоль оси анодного блока. Пространство 4 между катодом и анодным блоком называется пространством взаимодействия. В этой области

К 7.

Рис. 8.23. Многорезонаторяый магаетрон: а-принцип устройства:

1 - анодный блок; 2 - катод; 3 - резонатор; 4 - пространство взаимодействия; 5 - вывод энергии;

б - фюрма электронных ш,ищ; в -пример конструкции

Выход СВЧ

происходит обмен энергией между электронами и СВЧ полем. Поле СВЧ в пространстве взаимодействия образуется за счет провисания поля щели. Энергия выводится с помощью петли 5, находящейся в одном из резонаторов. Петля и отрезок линии передачи (коаксиальный или полый волновод) образуют вывод энергии.

Электрическое поле Ег в магнетроне создается источником анодного напряжения Ua, отрицательный полюс которого подключается .к катоду, а положительный к заземленному аноду. Магнитное поле создается постоянным магнитом (электромагнитом), полюса которого находятся вблизи торцовых поверхностей анодного блока. Электрическое поле в магнетроне направлено вдоль радиусов цилиндра, а магнитное поле перпендикулярно ему и направлено параллельно оси цилиндра.

Если магнитдое поле отсутствует, то траектория электронов совпадает с направлением силовых линий электрического поля. Движение электронов под действием магнитного и электрического полей описывается уравнением Лоренца (2.1) и в магнетроне происходит по эпициклоидам, т. е. по кривым, которые описывает точка окружности, катящейся по поверхности катода. Средняя переносная скорость движения электронов определяется отношением напряженностей электрического и магнитного полей.

Флуктуации вращающегося вокруг катода электронного облака вызывают в резонаторах СВЧ колебания. Под действием этих колебаний электронное облако модулируется по плотности, образуя электронные спицы , имеющие форму, показанную на рис. 8.23,6.

Условием резонанса анодного блока магнетрона так же, как и обычного кольцевого резонатора, является целое число длин волн, укладывающихся по окружности кольца. Если обозначить длину волны в замедляющей системе Хам, то условием резонанса анодного блока MarHeTipoHa будет

2пг = пКгл- (8.13)

Это же условие можно выразить через разность фаз колебаний Ф в любых двух соседних резонаторах:

фЛ = 2л;п, (8.14)

где Га - внутренний радиус анодного бло-ка магнетрона; - число резонаторов; п=0, 1, 2, 3,...

Из (8.14) видно, что разность фаз колебаний в резонаторах может шринимать только дискретные значения: (p=2nn/N.

Виды колебаний анодного блока обозначаются числом (номером) или величиной фазового сдвига ф. Многорезонаторные магнетроны, как правило, работают на колебаниях n=N/2 или л-ви-да (ф=180°), так как при этом виде колебаний обеспечиваются лучшие электрические характеристики генератора. ПоСкольку работа на я-виде требует Четного числа резонаторов, то нечетное число резонаторов не применяется. У колебаний л-вида число