Лампы СВЧ диапазона
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
?ок и электромагнитное поле пространственных гармоник. Если ток луча (потока электронов) достаточно велик (больше пускового), на одной из пространственных гармоник, для которой выполнено условие фазового синхронизма (Ve = Vф), начинается взаимодействие электронного потока с полем волны, при котором в тормозящих полупериодах электрического поля гармоники будет происходить увеличение её энергии за счет уменьшения потенциальной энергии электронов. Электронный поток в ЛОВ типа М взаимодействует с обратными пространственными гармониками, для которых направления фазовой и групповой скоростей противоположны, поэтому электроны движутся к коллектору, а энергия волны им навстречу - к волноводному выходу прибора. В результате возникает положительная обратная связь между полем волны и электронным потоком, при которой волна, отдавая часть своей энергии на группировку электронов, приобретает большее её количество за счет уменьшения потенциальной энергии сгруппированных электронов.
Вследствие трудностей широкополосного согласования волноводного выхода ЛОВМ с замедляющей системой в ЛОВМ возможны отражения от нагрузки. Для устранения этого эффекта в ЛОВ типа М, как и в ЛОВ типа О, применяют поглотитель.
Устройство ЛОВ типа О
Также как и в ЛОВ типа О частота излучения зависит от напряжения на замедляющей системе. Обычно ЛОВ типа М используются в диапазоне частот от 200 МГц до 20 ГГц с диапазоном электронной перестройки частоты до 40 %.
В отличие от ЛОВ типа О в ЛОВ типа М скорость электронов в ЛОВМ прямо пропорциональна (напряжению на замедляющей системе). Поэтому в ЛОВ типа М для достижения одинакового с ЛОВ типа О перекрытия частотного диапазона требуется меньшее изменение .
Современные генераторы на ЛОВ типа М способны обеспечивать выходную мощность в непрерывном режиме порядка десятков киловатт в дециметровом и единиц киловатт в сантиметровом диапазонах. В настоящее время они являются самыми мощными генераторами СВЧ колебаний с электронной перестройкой частоты.
Синхронизированные генераторы на ЛОВ типа М обладают высокой стабильностью частоты и низким уровнем шумов, что позволяет их использование в системах связи с частотной модуляцией.
Коэффициент полезного действия достигает в ЛОВ типа М 40-50 %.
ЛОВ применяются в широкодиапазонных сигнал- и свип-генераторах для радиотехнических измерений и радиоспектроскопии, в основном для генерации терагерцового излучения, в гетеродинах быстро перестраиваемых приёмников, в задающих генераторах передатчиков с быстрой перестройкой частоты и т. д.
2.Расчетная часть
Рассчитаем лампу бегущей волны типа О.
2.1Расчет геометрии замедляющей системы
Выбираем условный угол пролета ?ав заданных пределах 1,61,8 . Расcчитываем средний радиус спирали замедляющей системы по формуле:
,(1.1)
гдеа - средний радиус спирали , см;
- длина волны, соответствующая середине рабочего диапазона, см;
- ускоряющее напряжение, В.
Длина волны , соответствующая середине рабочего диапазона определяется по формуле:
,(1.2)
(см),
тогда
(см).
Рассчитываем шаг спирали, используя формулу имеющую следующий вид:
,(1.3)
(см).
Используя соотношение , определили величину диаметра проволоки. Радиус проволоки выбирают малым по сравнению с шагом спирали для получения наибольшего поля, взаимодействующего с электронным потоком, поэтому
(см)(1.4)
Выбираем ближайший стандартный диаметр проволоки см.
Определяем радиус внешнего проводника (экрана) замедляющей системы из соотношения:
,(1.5)
Принимаем =1,5 (см).
Рабочая длина замедляющей системы рассчитывается из выражения:
,(1.6)
где - коэффициент усиления по мощности,
С - параметр усиления.
,(1.7)
где W - волновое сопротивление, Ом;
- ток системы, А.
Выбираем отношение радиуса потока к среднему радиусу спирали замедляющей системы:
,(1.8)
которое определяет наибольшее взаимодействие электронного потока с продольной составляющей .
Находим волновое сопротивление:
(Ом),
гдес - скорость света в вакууме, см/с;
- скорость электрона, см/с.
Величина плотности тока катода для малошумящих ламп меньше значений , поэтому ток системы:
,(1.9)
Выбираем плотность тока (мА/см2)
Радиус электронного потока:
(см),
тогда ток электронного потока:
(A).
Найденные значения W и определяют следующую величину параметра усиления:
Определяем величину : используя характеристическое уравнение, записанное для решения методом основ находим величину параметра А:
,(1.10)
где параметр объемного заряда 4Q при выбранных значениях и равен 7,2, тогда определяем величину .
,(1.11)
где - параметр расталкивания, рассчитанный по формуле:
,(1.12)
где - собственная частота колебаний электронного потока бесконечного сечения,
,(1.13)
(Гц).
Тогда
=0,011
Подставляя величины 4Q, и в выражение для получим:
,
тогда
,
.
Подставляем значения в уравнение, получаем:
.(1.14)
Первый корень уравнения =-0,12, , второй и третий корень находится из выражения:
.(1.15)
Определим парамет