- •1. Исследование тетродного усилителя
- •1.1. Основные теоретические положения
- •1.1.1. Особенности усилителей на тетродах
- •1.1.2. Описание конструкции тетродного усилителя
- •1.1.3. Параметры тетродного усилителя
- •1.2. Описание объекта исследования
- •1.3. Описание измерительной установки
- •1.4. Программа работы и указания к ее выполнению
- •1.5. Содержание отчета
- •1.6. Контрольные вопросы
- •2. Исследование характеристик многорезонаторного усилительного клистр0на
- •2.1. Основные теоретические положения
- •2.1.1. Устройство многорезонаторного клистрона
- •2.1.2. Принцип действия прибора
- •2.1.3. Основные параметры и характеристики клистрона
- •2.2. Описание объекта исследования
- •2.3. Описание измерительной установки
- •2.4. Программа работы и указания к ее выполнению
- •2.5. Содержание отчета
- •2.6. Контрольные вопросы
- •3. Исследование отражательного клистрона
- •3.1. Основные теоретические положения
- •3.1.1. Стационарный режим работы отражательного клистрона
- •3.1.2. Самовозбуждение колебаний
- •3.2. Конструкция отражательного клистрона
- •3.3. Описание измерительной установки
- •3.4. Программа работы и указания по ее выполнению
- •3.5. Содержание отчета
- •3.6. Контрольные вопросы
- •4. Исследование лампы бегущей волны
- •4.1. Основные теоретические положения
- •4.2. Описание конструкции исследуемой лбв
- •4.3. Описание измерительной установки
- •4.4. Программа работы и указания по ее выполнению
- •4.5. Содержание отчета
- •4.6. Контрольные вопросы
- •5. Исследование характеристик лампы обратной волны
- •5.1. Основные теоретические положения
- •5.1.1. Принцип действия лов
- •5.1.2. Основные характеристики лов
- •5.2. Описание объекта исследования
- •5.3. Описание измерительной установки
- •5.4. Программа работы и рекомендации по ее выполнению
- •5.5. Содержание отчета
- •5.6. Контрольные вопросы
- •6. Исследование многорезонаторного магнетрона
- •6.1. Основные теоретические положения
- •6.1.1. Устройство и принцип работы магнетрона
- •6.1.2. Область рабочих режимов магнетрона
- •6.1.3. Кпд магнетрона
- •6.1.4. Рабочие характеристики магнетрона
- •6.2. Описание конструкции многорезонаторного магнетрона
- •6.3. Описание измерительной установки
- •6.4. Программа работы и указания к ее выполнению
- •6.5. Содержание отчета
- •6.6. Контрольные вопросы
- •7. Исследование митрона
- •7.1. Основные теоретические положения
- •7.1.1. Назначение и устройство митрона
- •7.1.2. Принцип работы митрона
- •7.1.3. Рабочие характеристики и параметры митрона
- •7.2. Описание конструкции исследуемого митрона
- •7.3.Описание измерительной установки
- •7.4. Содержание работы
- •7.5. Содержание отчета
- •7.6. Контрольные вопросы
- •8. Исследование магнитных систем приборов о-типа
- •8.1. Основные теоретические положения
- •8.1.1. Типы магнитных систем
- •8.1.2. Магнитная система с однородным полем
- •8.1.3. Магнитная периодическая система
- •8.2. Описание магнитных систем
- •8.2.1. Магнитная система с однородным полем
- •8.2.2. Магнитная система с периодическим полем
- •8.3. Проведение измерений
- •8.4. Компьютерное моделирование магнитных систем
- •8.5. Программа работы и указания по ее выполнению
- •8.6. Содержание отчета
- •8.7. Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Содержание
- •197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5
4.5. Содержание отчета
1. Цель работы.
2. Схему и краткое описание измерительной установки, условное обозначение ЛБВ и ее паспортные данные.
3. Дисперсионная характеристика ЗС ЛБВ, построенная в координатах ,(– коэффициент замедления).
4. Сопротивление связи ЗС для условий п. 5. из 4.4.
5. Параметр усиления для средней и крайних частот диапазона при двух значениях тока катода ЛБВ.
6. Результаты исследования, оформленные в виде таблиц и графиков. Таблицы и графики должны быть снабжены заголовками и необходимыми пояснениями.
4.6. Контрольные вопросы
1. Что такое условие синхронизма?
2. Как зависит коэффициент усиления ЛБВ от ускоряющего напряжения на аноде и замедляющей системы?
3. Опишите методику измерения коэффициента усиления ЛБВ.
4. Опишите методику измерения дисперсионной характеристики лампы.
5. Расскажите о способах использования дисперсионных характеристик для выбора рабочих режимов ЛБВ.
5. Исследование характеристик лампы обратной волны
Цель работы: ознакомление с принципом действия и устройством лампы обратной волны (ЛОВ) типа «О» и исследование ее выходных характеристик.
5.1. Основные теоретические положения
5.1.1. Принцип действия лов
ЛОВ относится к электронным приборам СВЧ с длительным (распределенным) характером взаимодействия электронного потока и медленной электромагнитной волны. Замедление волны достигается применением специальных электродинамических структур, называемых замедляющими системами (ЗС). ЗС, используемые в современных приборах СВЧ, как правило, представляют собой периодические структуры с некоторым пространственным периодом . Распространяясь, электромагнитная волна в ЗС создает продольное (вдоль направления дрейфа электронного потока) электрическое поле, имеющее фазовый сдвигна расстоянии периода[5]. Важно отметить, что пространственное распределение этого поля вдоль осиимеет существенно неоднородный характер. Электронный поток со скоростью, попадая в такое пространственно-периодическое поле, будет испытывать на себе воздействие этого поля подобно колебательной системе, на которую воздействуют серией импульсов. Электронный поток «почувствует» только ту пространственную Фурье компоненту (составляющую) поля, которая находится в синхронизме с его собственной скоростью.
Для выделения этой составляющей необходимо разложить в ряд Фурье распределение амплитуды продольной составляющей электрического поля по пространственным гармоникам с периодом:
где ,– амплитуда-й гармоники,– фазовая постоянная-й пространственной гармоники.
Из (5.1) необходимо выбрать гармоники с фазовой скоростью . Учитывая, что на частотефазовая скорость определяется отношениемиз условия синхронизма, получим:
При этом скорость распространения энергии волны (а не ее фазы) для всех гармоник с номером будет одинакова:
Важно отметить, что фазовая и групповая скорости гармоник могут иметь не только разную величину, но и разный знак. Из приведенных рассуждений становится ясно, что выполнение условия (5.2) возможно как при одинаковых знаках и, так и при разных. В первом случаенаправление распространения энергии волны и скорости потокабудут совпадать, во второмбудут противоположны. Первый случай характерен для взаимодействия волны с потоком в лампах бегущей волны, второй – в лампах обратной волны.
При синхронизме электронного потока с одной из пространственных гармоник происходит явление группировки, т. е. в потоке появляется переменная составляющая конвекционного тока. Естественно, что эта компонента будет возбуждать в электродинамической системе волну, воздействующую на поток. При противоположном направлении скорости электронов и направлении распространения энергии волны электронный поток выступает как своеобразный элемент обратной связи. При некоторых значениях тока луча , достаточного для компенсации потерь в системе, возможно возникновение генерации СВЧ-колебаний.
Схема построения прибора, реализующего такую ситуацию, показана на рис. 5.1. Электронный поток 3, создаваемый катодом 1, движется слева направо к коллектору 6. Замедляющая система 4 нагружена на согласующее сопротивление5 справа, а слева имеет связь с внешней нагрузкой через элемент связи 2. Флуктуации электронного потока с некоторой частотой будут нарастать справа налево при выполнении условия (5.2). Изменяя скорость потока за счет изменения ускоряющего напряжения,в таком приборе можно получить изменение генерируемой частоты в соответствии с дисперсионной зависимостью используемой ЗС. Диапазон такой электронной настройкипромышленных образцов ЛОВ может составлять октаву и более. По этому параметру ЛОВ не имеет аналогов среди генераторов СВЧ. Однако специфика взаимодействия электромагнитной волны и потока такова, что ЛОВ имеют низкий коэффициент полезного действия. Это вызвано тем фактом, что нарастание амплитуды электромагнитной волны происходит справа налево (в соответствии с направлением), а нарастание переменного конвекционного тока (группировки) – слева направо (в соответствии с направлением). Максимальное значение КПД, предсказываемое теорией, составляет
где – параметр усиления Пирса
Используемая в выражении (5.4) величина называется сопротивлением связи. В целях повышения КПД необходимо обеспечить наиболее эффективное взаимодействие обратной волны с электронным потоком. Такая волна должна быть основной, т. е. иметь наибольшую фазовую скорость, т. к. при этом сопротивление связи максимально. Для-й пространственной гармоники эта величина характеризует связь между продольной составляющей поляв месте расположения потока и мощностью электромагнитной волны в ЗС –:
Из (5.3) – (5.5) видно, что для получения ЛОВ с хорошими энергетическими параметрами необходимо подбирать системы с высоким сопротивлением связи . Учитывая тот факт, что полеэкспоненциально убывает с увеличением расстояния от ЗС, необходимо максимально приближать электронный поток к ЗС, а также увеличивать периферию потока, применяя ленточные или полые цилиндрические потоки.
ЛОВ типа «О» отличается от ЛБВ главным образом устройством замедляющей системы и расположением поглотителя, который находится в «коллекторном» конце генераторной ЛОВ в виде согласованной нагрузке 5. Вывод энергии при этом обеспечивается через элемент связи 2 с «катодной» стороны лампы.
В качестве замедляющей системы чаще всего применяют ЗС встречно-штыревого типа или двухзаходные спирали.