ЭВП со скоростным управлением

Увеличение числа сеток свыше трех не улучшает значительно усилительные свойства ЭВ ламп, однако сильно усложняет производство и снижает надежность. Наличие неустранимых межэлектронных емкостей, индуктивностей вводимых электродов и соизмеримость времени пролета электронов на пути катод – анод с периодом управляющего сигнала не позволяют использовать электронные лампы с управляемой плотностью электронного потока на частотах свыше 2–5 ГГц.

Поэтому для усиления СВЧ-сигналов применяют ЭВП со скоростным управлением: клистроны, ЛБВ, магнетроны и т.п., принцип действия которых основан на взаимодействии электронного потока с электромагнитным полем сигнала, когда кинетическая энергия электронов передается сигналу, усиливая его. Принцип действия ЭВП СВЧ представлен на рис. 1.13, где 1 – катод, 2 – электронный пучок, d – ускоряющий зазор, 3 – модулирующий зазор, 4 – пространство группирования, U ₀ – ускоряющий потенциал, Е  – модулирующее напряжение.

Поскольку E ₀ = U ₀ / d и F ₀ = q_eE ₀ = q_eU ₀ / d, то в ускоряющем зазоре d электроны получают дополнительную кинетическую энергию

                              (1.16)

где m_e = 9,11·10^-31 кг; q_e = 1,6·10^-19 Кл.

В модулирующем зазоре 3 действие переменного напряжения E приводит к тому, что электронный поток разделяется на отдельные сгустки со значительной энергией, которые при дальнейшем попадании в тормозящий зазор отдают свою энергию электромагнитной волне.

Устройства для преобразования энергии электронного потока в энергию СВЧ–колебаний называются колебательными системами СВЧ. Различают резонаторы (цилиндрические, тороидальные, коаксиальные) – для кратковременных взаимодействий – и замедляющие системы (спиральные, гребенчатые) – для длительных взаимодействий электронов с электромагнитной волной. Типичными представителями резонаторных ЭВП СВЧ являются клистроны, ЭВП с замедлением – лампы бегущей (ЛБВ) и лампы обратной (ЛОВ) волны. Рабочие частоты ЭВП СВЧ лежат в диапазоне 1…60 ГГц.