Принцип действия ЛБВ

Электронный поток, инжектируемый в пространство внутри спирали, взаимодействует с осевой компонентой электромагнитного поля СВЧ волны и при определенных условиях отдает ей часть своей кинетической энергии, обеспечивая тем самым усиление СВЧ сигнала.

Для простоты понятия принципа работы рассмотрим усиление сигнала на одной частоте с помощью рис.12:

рис.12

Рассмотрим движение наиболее характерных электронов, летящих с инжектора со скоростью Uо и взаимодействующих с сигналом А (рис.12.а). Данные электроны попадают в ускоряющее (область I рис.12а) и тормозящее (область II) поле и находятся в одинаковых количествах. При условии, если Uо» Uф то электроны, попадающие в ускоряющее и тормозящее поле, смещаются в направлении электрона 5 (рис. 12.б), постепенно образуя сгусток электронов в центре с электроном 5, на который ВЧ электрическое поле не действует, т.к. в месте расположения этого электрона напряженность поля равна нулю.

Образующийся сгусток возбуждает в свою очередь ЭМВ, отстающую от модулирующей волны на 90° (кривая Б рис.12б) и складывается с первоначальной волной А - результирующая кривая В на рис.12б.

Это возможно при точном равенстве Uо=Uф.

Если скорость электронов (Uо) несколько увеличить, то образующиеся сгустки опережают первоначальную волну и возбуждаемые ими поле оказывается ближе по фазе к бегущей волне, а амплитуда результирующего поля возрастает. Если же еще увеличить Uо, то образование сгустков будет затруднено, т.к. электроны будут попадать последовательно то в ускоряющее, то в тормозящее поле и отбор энергии от них становится невозможным.

На практике максимальное усиление достигается при скорости электронов Uо, на единицы процентов превышающей Uф замедленной ЭМВ.

Т.о. принцип усиления сигнала в ЛБВ происходит следующим образом: входной СВЧ сигнал поступает на вход замедляющей системы, через которую двигается поток электронов вылетевших с электронного инжектора, в результате взаимодействия СВЧ сигнала (модулирующего) с потоком электронов образуются "сгустки", которые возбуждают наведенный ток, протекание которого по замедляющей системе вызывает появление ВЧ напряженности электрического поля; поля в направлении продольной оси ЗС. Однако напряженность поля вдоль ЗС оказывается небольшой, поэтому достаточно эффективное торможение сгустков электронов, а следовательно, и отбор энергии от модулированного по плотности электронного пучка удается осуществить сложением возбуждаемого на каждом участке ЗС ВЧ поля с полем волны, бегущей вдоль замедляющей системы(длительное взаимодействие электронного потока и поля усиливающего сигнала). Амплитуда бегущей волны нарастает экспоненциально, т.к. усиливаемая волна в свою очередь воздействует на электронный поток, увеличивая его модуляцию.

Дата добавления: 2014-01-06