Материал: me_6_11_2 7 (3)

Может возникнуть такая ситуация, что при работе триода на СВЧ электроны, испускаемые катодом, будут разворачиваться, не успевая дойти до анода. В таком случае электроны будут просто колебаться в лампе, не отдавая энергию во внешнюю цепь.

Уменьшение расстояние между анодом и катодом может помочь в данной ситуации, но это же приведет к увеличению емкостному сопротивлению триода (будут появляться дополнительные помехи в выходном сигнале).

Ответы: .

1 балл

Задача №3.

Приборы с динамическим управлением. Клистрон.

Рассчитать угол пролета в пространстве дрейфа, при котором электрон, попавший в ускоряющую фазу напряжения в 1-ом резонаторе, догонит электрон, попавший в тормозящую фазу. Расчет провести в кинематическом приближении. При расчетах принять: постоянное ускоряющее напряжение , длину зазора (область взаимодействия) , глубину скоростной модуляции , рабочая частота . Задачу решить с использованием нормированных параметров: глубина модуляции, угол пролета, параметр группирования.

Проанализируйте, как изменится процесс группирования при учете сил пространственного заряда, если ток луча равен , а диаметр луча ? На каком расстоянии от середины модулирующего зазора будет максимальная группировка? Прокомментируйте результат.

Дано:

(ускоряющее напряжение);

(длина зазора);

(глубина скоростной модуляции);

(рабочая частота);

(ток луча);

(диаметр луча).

Решение:

Пренебрегаем силами расталкивания электронов и считаем, что в пространстве дрейфа они движутся с постоянной скоростью, приобретенной при выходе из зазора [1, 142].

Скорость электрона в тормозящей фазе: . Этот электрон вошел в трубу дрейфа в момент времени . (1)

Скорость электрона в ускоряющей фазе: . Этот электрон вошел в трубу дрейфа позже, чем первые, . (3)

Определим скорость электронов перед зазором:

Эта же скорость будет соответствовать скорости электрона, занимающего промежуточное положение. Он вошел в трубу дрейфа в момент времени . (2)

Определим временный интервал , с которым электроны (1) и (3) пересекут плоскость, расположенную на расстоянии от зазора.

или

Если , то электроны пересекут плоскость одновременно. Тогда

Учтем, что ;

Из выражения получим z:

Тогда, угол пролета электрона:

Определим, как измениться процесс группирования при учете сил пространственного заряда.

Найдем площадь поперечного сечения пучка:

Плотность тока:

Найдем плазменную частоту колебаний:

Параметр группирования определим:

Из-за действия кулоновских сил параметр группирования изменится:

, где – параметр расталкивания

Итак, произойдет разгруппирование (параметр группировки уменьшается с учетом пространственных сил).

Определим расстояние, на котором будет наблюдаться максимальная группировка.

Условие максимума:

1.5 Балл

Задача №4.

Приборы с динамическим управлением. ЛБВ.

Провести расчет параметров спиральной замедляющей системы (ЗС) для ЛБВ.

Исходные для расчета (заданные) величины:

• Коэффициент усиления по мощности

• Первеанс электронного пучка

• Радиус электронного пучка

• Отношение радиуса пучка к радиусу спирали

• Ускоряющее напряжение пучка

• Частота .

• Ускоряющее напряжение:

.

• В расчетах принять сопротивление связи равным ,

Определить следующие величины и параметры:

• Ток и мощность электронного пучка – I_0, P₀

• Скорость электронного пучка

• Шаг спиральной ЗС – p, при котором выполняются условия синхронизма движения пучка и электромагнитной волны

• Длина спиральной ЗС, которая обеспечивает заданное значение коэффициента усиления

• Нарисуйте и обоснуйте типовую АЧХ и Амплитудную характеристику ЛБВ. Как изменятся эти характеристики при изменении сопротивления связи. Нарисуйте на том же графике.

Для расчетов могут быть использованы следующие соотношения:

,

где - постоянная усиления.

– длина замедляющей системы, выраженная в длинах замедленных волн

Дано:

Выразим :

Тогда расстояние от середины модулирующего зазора:

Ответ:

Найти:

1. Ток и мощность электронного пучка ;

2. Скорость электронного пучка ;

3. Шаг спиральной ЗС – p, при котором выполняются условия синхронизма движения пучка и электромагнитной волны;

4. Длину спиральной ЗС, которая обеспечивает заданное значение коэффициента усиления .

Решение:

Определим ток электронного пучка:

Найдем скорость электронного пучка:

Рассчитаем шаг спиральной ЗС, при которой выполнится условие синхронизма.

Само условие синхронизма:

В первом приближении коэффициент приближения равен:

Где – шаг спиральной ЗС, a – радиус спиральной ЗС

Учтем, что , тогда

Найдем p:

Определим длину спиральной ЗС ( ):

Формула коэффициента усиления по мощности:

, где С – параметр усиления Пирса.

Найдем