2015-03-27
2683
Фазовая скорость это скорость перемещения силовой характеристики электромагнитного поля – напряженности этого поля. В волноводах эта скорость превышает скорость света, по этому электроны не могут осуществлять длительное взаимодействие с электромагнитной волной.
Для этой цели используются замедляющие структуры, в которых фазовая скорость волны меньше скорости света.
Простейшей замедляющей системой мог бы служить диэлектрический волновод, в котором скорость распространения волны зависит от диэлектрической проницаемости
, где ε r – относительная диэлектрическая проницаемость.
Но применение диэлектриков весьма затруднительно по многим причинам.
Рассмотрим «ребристую замедляющую структуру», изображенную на рис. 6.
Рис. 6 Гребенчатая структура
В канавках волна движется к основанию канавки и отражается от нижней стенки. В результате образуется стоячая волна, вектор Е которой направлен вдоль оси z.
Поле над канавками имеет следующий вид
Итак, мы имеем две системы уравнений для комплексных амплитуд. Поля при z = 0 должны быть непрерывны. Поэтому, исключая коэффициенты А 0 и В 0 в выражениях для Н y и Ez в двух системах уравнений можно получить дисперсионное уравнение 
, из которого далее можно найти постоянную распространения и фазовую скорость. Последняя равна
|
|
|
Рис. 7 Зависимость фазовой скорости от частоты
Дисперсией замедляющей структуры называется зависимость фазовой скорости от частоты. Различают нормальную дисперсию и аномальную дисперсию.
При нормальной дисперсии фазовая и групповая скорости направлены в одну сторону. При аномальной дисперсии – в разные стороны.
Как правило, замедляющие системы с нормальной дисперсией используются в лампах бегущей волны, а с аномальной дисперсией в лампах обратной волы.
Перечислим свойства замедляющих структур
- Фазовая скорость волны не превышает скорости света
- Длина волны в замедляющей системе меньше, чем длина волны в свободном пространстве
- Чем выше величина замедления, тем сильнее волна «прижимается» к замедляющей структуре (убывание полей по экспоненте вдоль х по мере удаления от структуры)
- Замедляющие системы всегда имеют дисперсию
