Конструкция и технология замедляющей системы мощной ЛБВ, Общие вопросы - Определение оптимальных значений конструктивных параметров спиральной замедляющей системы лампы с бегущей волной
Общие вопросы
При конструировании замедляющей системы обычно приходиться решать две основные задачи:
1. Выбор конструкции замедляющей системы ( диаметр и шаг спирали, длины секций, размеры диэлектрических опор, форма провода и т. д.) с целью обеспечения ее электродинамических параметров ( замедления п и сопротивления связи Rcb ), от которых зависит эффективность взаимодействия электромагнитной волны с электронным потоком в требуемом диапазоне частот.
Эта задача при разработке ЛБВ обычно решается посредством проведения расчетов, в том числе с использованием компьютерных программ, а также экспериментальными измерениями для корректировки математических моделей.
2. Обеспечение эффективного отвода тепла от спирали, выделяющегося в ней за счет ВЧ потерь и токооседания, возникающих в процессе взаимодействия. При этом, при конструировании прибора стараются создать условия, когда ВЧ-потери и ток оседания на спираль минимальны. Тепло, выделяемое в спирали, может отводиться на корпус ЗС только за счет теплопроводности. Поэтому при выборе конструкции, в зависимости от возможной тепловой нагрузки, используют опорные керамические стержни с хорошей теплопроводностью (оксид берилия, нитрид бора), уделяют большое внимание качеству тепловых контактов между спиралью и опорой, с одной стороны, и опрой и внутренней поверхностью корпуса-с другой.
Основным фактором, определяющим полосу частот усиливаемых сигналов ЛБВ, является Дисперсия замедляющей системы. Под дисперсией понимают зависимость фазовой скорости волны от частоты. Различают четыре вида дисперсии:
- 1) Нормальная дисперсия, при которой фазовая скорость в рассматриваемом диапазоне частот уменьшается с ростом частоты колебаний. 2) Аномальная дисперсия, характеризуемая увеличением величины фазовой скорости при повышении частоты. 3) Положительная (прямая) дисперсия, при которой направления фазовой и групповой скоростей совпадают. 4) Отрицательная (обратная) дисперсия, в случае которой фазовая скорость волны направлена в сторону, противоположную групповой скорости.
На рисунке 2.1 показаны случаи нормальной положительной дисперсии(1), аномальной положительной (2) и аномальной отрицательной (3).
![](/images/image013-2286.png)
Рис. 2.1
В ЛБВ дисперсия является всегда положительной.
Для эффективного взаимодействия электронного потока с волной необходимо, чтобы при заданном потоке энергии P через систему была велика составляющая электрического поля, тормозящего электроны. Эффективность взаимодействия электронов с полем чаще всего характеризуют величиной (Сопротивление связи):
![](/images/image014-2199.png)
Где
P - средний по времени поток энергии, переносимый через любое поперечное сечение системы.
- средний по сечению электронного потока и его длине квадрат амплитуды составляющей электрического поля, взаимодействующий с электронным потоком. вm - Фазовая постоянная волны в замедляющей системе при отсутствии электронного потока. Усреднение по длине потока обычно ведут в предположении, что система бесконечна. Оно сводится к вычислению так называемых амплитуд пространственных гармоник. Символ "m" указывает номер пространственной гармоники.
Величина Rсв имеет размерность сопротивления [Ом]. Вместе с Rсв растет коэффициент усиления ЛБВ, растет КПД приборов.
В большинстве работ, однако, используется понятие сопротивления связи. Типичная величина Rсв для спирали, при реально используемых значениях замедления в зависимости от диапазона частот составляет от сотен до нескольких десятков и даже единиц Ом.
Подобно характеристическому (волновому) сопротивлению обычных длинных линий, величина Rсв зависит только от конфигурации проводников рассматриваемой линии и, если отсутствует нелинейный диэлектрик, не зависит от величины передаваемой мощности.
Физический смысл сопротивления связи Rсв можно сравнить также со смыслом активной проводимости полых резонаторов G. Обе рассматриваемые величины позволяют найти напряжение или напряженность электрического поля, если известна высокочастотная мощность, поступающая в систему. Сходство можно усмотреть и в неоднозначности величин Rсв и G, зависящих от выбранного пути отсчета. В самом деле, поле вблизи замедляющей системы не является неизменным, а убывает по экспоненциальному или по близкому к экспоненциальному закону по мере удаления от поверхности системы.
Большей частью, если не делается иных оговорок, при вычислении сопротивления связи рассматривается электрическое поле, существующее на поверхности системы или на оси ее симметрии, где пропускается электронный поток. Чем больше расстояние от поверхности замедляющей системы, тем слабее напряженность поля при одной и той же мощности бегущей волны и тем меньше соответствующее сопротивление связи.
Строгий аналитический расчет сопротивления связи для конкретных замедляющих систем является нелегкой задачей и возможен лишь в простейших случаях. Тем не менее, введение понятия сопротивления связи даже в общем виде имеет большое значение для построения теории электронных приборов СВЧ. Чем больше величина Rсв, тем выше оказывается коэффициент усиления ламп бегущей волны. Важную роль в определении сопротивления связи играет эксперимент.
Похожие статьи
-
В основе усилительных и генераторных ламп бегущей волны в широком смысле слова лежит длительное взаимодействие электронов с бегущей электромагнитной...
-
Электровакуумный прибор, работа которого основана на взаимодействии электронного потока и бегущей волны, впервые предложил и запатентовал американский...
-
Основными параметрами и характеристиками ЛБВ являются: 1) коэффициент усиления ; 2) диапазон рабочих частот ; 3) коэффициент шума ; 4) максимальная...
-
Конструкция лампа бегущий волна Создание сложных современных радиотехнических систем невозможно без целого ряда генераторных и усилительных электронных...
-
Определение основных параметров и установочной мощности устройства подачи рельсов Устройство подачи рельсов состоит из механизма подачи рельсов на...
-
Конструкция и принцип работы - Спиральный теплообменный аппарат
Варианты конструкций спиральных теплообменников. Спиральные теплообменники с противотоком или параллельным движением сред. В общем случае этот тип...
-
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА КОРОБКИ СКОРОСТЕЙ Выбор оптимального варианта коробки скоростей очень сложен. Здесь большое значение имеют группы и типы...
-
Передаточную функцию системы по задающему воздействию - главную передаточную функцию получаем следующим образом: Передаточная функция системы по...
-
Литье тонкостенных изделий - Общие аспекты и технология производства пластических масс
Одним из наиболее эффективных методов снижения себестоимости изделия является уменьшение толщины стенки изделия, позволяющее уменьшить расход материала и...
-
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАДЕЖНОСТИ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ - Надежность систем автоматизации
Для оценки поведения автоматической системы в эксплуата-ционных условиях используется понятие надежности системы. При эксплуатации автоматическая система...
-
Дроты (стеклянные трубки) изготовляются механизированным горизонтальным вытягиванием, так как размягченное стекло способно сохранять при растягивании...
-
Дроты (стеклянные трубки) изготовляются механизированным горизонтальным вытягиванием, так как размягченное стекло способно сохранять при растягивании...
-
Технологические условия эксплуатации скважин В условиях газоконденсатных месторождений при эксплуатации с забойными давлениями ниже давления начала...
-
Системы автоматического регулирования, контроля и управления
Функциональные схемы систем автоматического регулирования, контроля и управления Под управлением понимают такую организацию процесса, которая...
-
Кристаллизация - это переход вещества из газообразного (парообразного), жидкого или твердого аморфного состояния в кристаллическое, а также из одного...
-
Описание функциональной схемы Рис 1. САР температуры сушильного шкафа Данная САР предназначена для управления температурой сушильного шкафа. Значит,...
-
Системный подход позволяет найти оптимальное, в широком смысле, решение задачи Проектирования за счет всестороннего, целостного рассмотрения, как...
-
Принцип работы системы и функциональная схема САР В данной работе рассматривается система автоматического регулир Ования температуры воды в баке. Схема...
-
Общая характеристика металлов - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Физические свойства металлов и сплавов 1) Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В...
-
ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ ВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ СИСТЕМ - Надежность систем автоматизации
После каждого отказа восстанавливаемой системы следует ее восстановление, проводимое заменой отказавшего элемента на идентичный работоспособный или...
-
Оптическая система - Применение ионного микроскопа
Схема колонны СГИМ Для фокусировки и отклонения ионного пучка используется электростатическая оптическая схема, аналогичная системам со сфокусированным...
-
Выбор оптимального режима резания - Режимы резания
Качество и эффективность изготовления деталей машин зависят от рационального проведения процессов обработки заготовок резанием, которое достигается в...
-
Векторная схема и вывод векторного уравнения задачи прицеливания Векторная схема задачи прицеливания при стрельбе из авиационного артиллерийского оружия...
-
Электронно-лучевые пучки широко используются в технологическом оборудовании для нагрева, сварки, плавки, размерной обработки, распыления, фундаментальных...
-
Усилие на конвейере FT = 5,25 кН Скорость = 0,3 м/с Подбор электродвигателя Двигатель является одним из основных элементов машинного агрегата. От типа...
-
Таблица 2.4 - Определение силовых и кинематических параметров привода Параметр Вал Последовательность соединения элементов привода по кинематической...
-
Классификация средств измерения температуры Классификация приборов для измерения температуры по принципу действия изображена на рисунке 3.3. Рисунок 3.3...
-
Анализ конструкции (объекта дипломного проектирования) на предмет снижения ее массы, применения новых материалов, совершенствования конструктивных...
-
3.1. Санитарные правила устанавливают гигиенические требования к показателям микроклимата рабочих мест производственных помещений с учетом интенсивности...
-
Резьбовые цоколи являются наиболее массовым типом цоколей для ламп накаливания общего назначения. Корпус резьбового цоколя чаще всего изготавливают из...
-
Основная задача монтажа тела накала состоит в прочном закреплении вольфрамовой спирали на ножке и создания постоянных электрических контактов между...
-
Отожженную спирализованную проволоку на керне разрезают на отдельные отрезки требуемой длины на специальных машинах резки спиралей нескольких типов....
-
Для измерения температуры растворов выбираем термометры сопротивления Pt100 двух типов, отличающихся глубиной монтажной части. На трубопроводах с...
-
Кондиционеры предназначены для создания благоприятных температурно-влажностных условий в жилых и служебных помещениях. Кондиционеры классифицируют по...
-
Назначение изделия, конструкция - Технология и техника сварки
Оболочка корпуса, состоящая из днищевого, двух бортовых и палубного перекрытий, подкрепляется изнутри поперечными и продольными переборками и...
-
1.3.3.1 Система сбора и замера дебитов скважинной продукции Система внутрипромыслового сбора месторождения предназначена для сбора продукции всех...
-
Определение частоты вращения ведомой звездочки мин-1. 3.3.2. Наибольшая рекомендуемая частота вращения малой звездочки для выбранной цепи мин-1 (таблица...
-
Подготовка материалов к плавке., Технология плавки. - Конструкция и принцип работы елктропечи
Все присадки в дуговые печи необходимо прокаливать для удаления следов масла и влаги. Это предотвращает насыщение стали водородом. Ферросплавы...
-
Литье при низком давлении - Общие аспекты и технология производства пластических масс
Одной из разновидностей литья под давлением термопластичных материалов является т. н. литье при низком давлении (low-pressure injection molding). Литье...
-
Измельчение древесных отходов необходимо для обеспечения надежного и устойчивого процесса ее сжигания. Кроме того, однородный фракционный состав...
Конструкция и технология замедляющей системы мощной ЛБВ, Общие вопросы - Определение оптимальных значений конструктивных параметров спиральной замедляющей системы лампы с бегущей волной