Стр.52-101 (1152178), страница 3
Текст из файла (страница 3)
* Следует помнить, что уравнения (2.61) н (2.62) опнаывают изменение скорости развил злектронов, прошедших зазор в разлнчные моменты времена Ге. Если ток пучка /е не очень велик, то активная электронная проводимость при скоростной модуляции обычно не превышадт реально встречающейся активной проводимости 0 полого резонатора, связанного с зазором (типичная величина б полых резонаторов, приведенная к зазору, составляет 10 ' — 10 е ом '), В ряде случаев действием входной активной проводимости при.скоростной модуляции можно вообще пренебречь и считать, что модуляция происходит без потребления активной мощности., При угле пролета, равном п, эффективность скоростной модуляции по уравнению (2.62) уменьшается пропорционально величине М, равной 0,635.
Следовательно, действие конечного угла пролета в данном случае сводится в основном лишь в тому, что для получения заданной модуляции необходимо примерно на 30ейе повысить амплитуду модулирующего напряжения в сравнении с «идеальным» режимом нулевого угла пролета. Важной особенностью метода скоростной модуляции является то, что катод не входит в состав высокочастотной цепи лампы. Это позволяет сообщать электронам значительные скорости, прежде чем поток поступает в управляющий зазор. Тем самым даже при не очень узких зазорах на весьма высоких частотах удается обеспечивать малую величину пролетного угла, во всяком случае не превышающего и. С другой стороны, выделение катода из высокочастотного управляющего промежутка позволяет более рационально выбирать форму, конструкцию и размеры поверхности катода, исходя из требований эмиссионной способности, удобства монтажа и др.
в. Преобравовиние модуляции ко скорости в модуляцито электронного нотока но илотности Конечной целью модуляции по скорости является получение конвекционного тока с возможно большей переменной составляющей: 1„,„, = Уе + ю'(с). Переход модуляции по скорости в модуляцию потока по плотности должен происходить автоматически за пределами управляющего устройства в пространстве между модулирующим и выходным зазорами.
В современной электронике СВЧ основное применение нашли два метода преобразования потоков, имеющих модуляцию по скорости: так называемый метод дрейфа и метод тормозящего поля. Первый метод основан на движении электронов по инерции в пространстве, свободном от внешних постоянных или переменных полей. Второй— на движении электронов в пространстве с постоянным во времени тормозящим (продольным) электрическим полем. Принципиальные схемы устройств, обеспечивающих оба вида преобразования, изображены на рис. 2.28.
На рис. 2.29 построена пространственно-временная диаграмма движения' электронов в системе, состоящей из катода К, ускоряющего электрода А и двухсеточного зазора С,С„используемого для скоп! ростной модуляции (см. рис. 2.28, а).
Выходное устройство, расположенное позади зазора, находится под тем же постоянным потенциалом. Пространство между модулнрующим зазором и выходным устройством, свободное от полей, называют пространством дрейфа илн Прмтраигтди В л лгр гриллирибли Лригмрилгт и л С Г ! йрей«ги) я и С! "г груллнрозлн г ! !! и) л) Рис. 2.28. Схемы преобразования модуляции по скорости в модуляцию злентронного потока по плотности методами дрейфа га) и тормозящего поля (б) Уг лрлеи пространством группировки. Именно в этом пространстве и должно произойти интересующее нас преобразование.
Рассмотрим движение четырех электронов, прошедших модулирующий зазор в различные моменты времени 1,. Электроны типов 1 и 2, прошедшие зазор в моменты нулевого высокочастотного поля, ц ---- -'---- не изменяют своих скоростей. Электронй типа У скачком увеВн щ: салИ !'- личивают свою скорость, в то Е время как электроны типа 4, и 3 у з проходя зазор в момент макси- мального тормозящего поля, йель сколько замедляются в сравнении с электронами типов 1 и 2. Двигаясь в пространстве А дрейфа по инерции, «быстрые» электроны типа 3 постепенно догоняют электроны типа 1, прои шедшие зазор на четверть пеее риода раньше.
В то же время и г, «медленные» электроны типа 4 отстают от электронов типа 2, Рис, 2.29. Пространственновременна ° Изменивших Своей СкоРО и. диаграмма преобразования модулации В рсзул ате в некоторой плова скорости в модуляцию по плотности скости х = сопз1, где может быть методом дрейфа расположен выходной зазор, электронный поток оказывается сгруппированным, т. е. приобретает модуляцию по плотности.
Глубина этой модуляции, как видно из рис. 2.29, зависит от расстояния между управляющим и выходным устройствами, т. е. от времени пролета в пространстве дрейфа. При фиксированной частоте и при заданных значениях напряжений Уа и У существует оптимальная длина пространства дрейфа, обеспечивающая наибольшую переменную составляющую конвекционного тока в выходном устройстве. Несмотря на возможность встречи электронов типов 1, 3 и 4, одновременная встреча в той же плоскости других электронов, занимающих промежуточное положение по времени Ге, не является очевидной. В действительности, как будет показано ниже, такая встреча требует особой формы кривой модулирующего напряжения, отличной от простой синусоиды.
Тем не менее, даже из рассмотренной диаграммы можно сделать важные качественные выводы о законе образования электронных сгустков (пакетов). Центрами сгустков, приходящих в выходног устройство при преобраэзв ими и методом дрейфа, являются влек»прона, прошедшие середину управляющего зазора в момент нулевого вы- ИФ сокочастотного поля при пгргходг поля от тормозящем к ускоряющему.
Период следования сгустков в точности равен периоду модулнрующего напряжения. Эти выводы следует особо отметить для дальнейшего рассмотрения приборов, использующих скоростную модуляцию электронного потока. уаяаэям Обратимся к схеме преобра- мее зования модуляции по скорости гадипз иве в модуляцию электронного потока по плотности методом тор- Рис 2.30. ПРОСтРаНСтВЕННО-ВРЕМЕННаЯ диаграмма преобразования модуляции по мозящего поля (рис 2 28 б) скорости в модуляцию по плотности мето- В пространстве за управляющим дом тормозягцего поля зазором, в отличие от метода дрейфа, имеется продольное постоянное во времени тормозящее электрическое поле.
Это поле создается специальным электродом— отражателем, находящимся под отрицательным потенциалом по отношению к катоду и к ускоряющему электроду, Пространство между управляющим зазором и отражателем обычно называется, как и в предыдущем случае, пространством группировки. Термин кдрейф», однако, в данном случае уже не применяется.
Анализ процесса преобразования в тормозящем поле можно качественно произвести с помощью пространственно-временной диаграммы, изображенной на рис. 2.30. Движение электронов в пространстве между управляющим зазором и отражателем сходно с рассмотренным выше движением в триоде с положительной сеткой (5 2.6).
Различие заключается главным образом в том, что. в триоде с положительной сеткой области высокочастотного и постоянного электрических полей совмещены, в то время как в рассматриваемом случае в пространстве группировки имеется лишь постоянное тормозящее поле. Если потенциал отражателя близок к потенциалу катода, то может происходить модуляция возвращающегося электронного потока по плотности за счет оседания части электронов на отражателе. Более эффективным, однако, в данном случае является режим, когда все электроны, не достигая отражателя, двигаются обратно по направлению к управляющему зазору.
Как видно из рнс. 2.30, электроны типов д и 4, прошедшие управляющий зазор соответственно при максимальном ускоряющем н максимальном тормозящем поле, группируются относительно электрона типа !. Таким образом, в случае преобразования методом тормозящего поля сгустки образуются относительноэлектронов, прошедших иентр зазора в момент нулевого высокочастотного поля при переходе его от ускоряющего к тормозящему. В этом отношении необходимо отметить различие методов дрейфа и тормозящего поля.
Существует и другая особенность рассмотренных методов. В первом случае (метод дрейфа) модуляция по плотности может быть использована в выходном устройстве, находящемся за управляющим зазором, при прямом однократном пролете электронов. Этот способ лежит в основе современных пролетных двухрезонаторных и многорезонаторных клистронов. Во втором же случае (метод тормозящего поля) удобнее всего производить отбор энергии от электронных сгустков при их обратном движении в сторону модулирующего зазора.
Это позволяет совместить управляющее и выходное устройства в одном резонаторе. Электроны должны дважды проходить через один н тот же зазор. Такая система была впервые разработана в 1940 г. советскими учеными Н. Д. Девятковым, Е. Н. Данильцевым и И. В. Пискуновым, а также В. Ф.
Коваленко. Этот принцип лежит в основе большого класса со- ' временных приборов СВЧ вЂ” отражательных клистронов. с. Нсрсзонансяыс устройства для создания скоростной модуяяции Рассмотренные выше управляющие устройства являются узкополосными, так как имеющийся у них высокочастотный зазор входит в состав полого резонатора. При несовпадении частоты входного сигнала и резонансной частоты резонатора амплитуда СВЧ колебаний резко уменьшается, что приводит к ослаблению скоростной модуляции. Поэтому в процессе работы .необходимо настраивать модулирующий резонатор на частоту входного сигнала. Аналогичная ситуация встречается в случае резонансных выходных устройств, описанных в $2.4, в.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
