Из рисунка следует, что сгустки электронов создаются в местах, предшествующих тормозящему электрическому полю, так как электроны и пэле движутся в одном направлении.

Если анодное напряжение выбрано так, что скорость движения образующихся электронных сгустков окажется несколько

Направление движения электронного потопа V эпентротагнитного поля

Рис 1.98. Электрическое высокочастотное поле бегущей волны внутри спирали при наличии электронного потока

больше фазовой скорости бегущей волны, то электронные сгустки будут постепенно обгонять высокочастотное поле. Одновременно будет продолжаться процесс концентрации заряда в сгустках.

При таком режиме ЛБВ движение электронных сгустков сопровождается торможением их, а следовательно, частичной отдачей энергии высокочастотному полю. При этом напряженность поля бегущей волны возрастает по мере ее приближения к коллектору (рис. 1.98). В этом и заключается процесс усиления высокочастотных колебаний, в результате которого напряжение и мощность сигнала на выходе ЛБВ оказывается значительно больше, чем на входе.

Величина коэффициента усиления ЛБВ существенно зависит от напряжения на анодах электронной пушки и особенно от напряжения t/a2 (рис. 1.99). Г1ричина такой зависимости поясняется рис. 1.100. Там изображено мгновенное положение бегущей волны высокочастотного поля сигнала в ЛБВ для трех различных напряжений на втором аноде. Приведенные графики легко объяснить. При оптимальном напряжении на втором аноде скорость электронных сгустков, образующихся внутри спирали, такова, что они, обгоняя высокочастотное тормозящее поле, покидают его в само.м конце лампы. Поэтому процесс торможения сконцентриро-

Uazonr

Рис. 1.99. Зависимость усиления ЛБВ от напряжения на втором аноде

ванного заряда происходит наиболее полно. Следствием этого является наибольший усилительный эффект.

Если напряжение на втором аноде установлено меньше оптимального, то электронные сгустки в процессе их полета не успевают испытать торможения в пределах всего участка тормозящего поля и усилительный эффект лампы получается меньше максимально возможною.

Начало спирали

Рис. 1.100. Мгновенное положение бегущей волны высокочастотного поля сигнала в ЛБВ а - если t/a, = V р; б - если U < V е - если fa, >

Если же напряжение на втором аноде установлено больше оптимального, то каждый сгусток электронов в процессе его полета успевает пролететь не шлько весь тормозящий участок высокочастотного поля, но и попасть в участок ускоряющего поля. В этом случае максимальная напряженность поля сигнала получается не на конце спирали, и поэтому усилительные свойства ЛБВ используются не полностью.

Выбор оптимального напряжения на втором аноде лампы производится перемещением движения потенциометра (рис. 1.95).

Поскольку измерение напряжения радиоимпульсов в диапазоне сантиметровых волн производить затруднпгельно, а измерение их мощности не представляет собой труда, то принято указывать и измерять коэффициент усиления усилителя на ЛБВ по мощности. Обычно он бывает равен 20-50 дб. Это означает, что мощность сигнала на выходе усилителя превышает хмощность сигнала на входе в сотни или тысячи раз.

Так как в усилителе на ЛБВ входное сопротивление равно выходному сопротивлению, то его коэффициент усиления по напряжению в децибелах равен коэффициенту усиления по мощности.

Усилитель на ЛБВ имеет специфическую особенность. Она заключается в его широкой полосе пропускания. При частоте усиливаемого сигнала в несколько тысяч мегагерц полоса пропускания усилителя измеряется сотнями мегагерц. Объясняется это тем,что в ЛБВ нет резонансной системы. Поэтому полоса пропускания усилителя ограничивается только переходными и согласующими устройствами, которые весьма широкополосны.

Полосу пропускания усилителей на ЛБВ принято измерять ,в процентах от несущей частоты усиливаемого сигнала. Обычно она бывает около 10-40%. Это обстоятельство позволяет усиливать (или генерировать) при помощи ЛБВ радиоимпульсы очень малой длительности (единицы наносекунд).

Рассмотренная конструкция спиральной ЛБВ является простейшей. Наряду с ней имеются и более сложные конструкции.

3. Генераторы на ЛОВ

Типичная конструкция генератора на лампе обратной волны показана на рис. 1.101.

В изображенном образце лампы используется замедляющая система типа «встречные штыри». Данную систему можно рассматривать как отрезок зигзагообразного прямоугольного волновода без узких стенок. В этом волноводе легко возникают колебания различных частот. Их называют пространственными гармониками. Причиной возникновения многочисленных колебаний в ЛОВ являются шумовые флюктуации электронного потока.

Электромагнитные волны возникающих колебаний начинают распространяться по извилистому волноводу в обоих направлениях. Но только одна из волн быстро нарастает (усиливается сгустками электронов). Все остальные волны почти мгновенно затухают.

Эксперименты показывают, что нарастающая (генерируемая) волна распространяется навстречу электронному потоку и в этом смысле является волной обратной. Ее длина (частота) определяется средней скоростью электронов луча, которая зависит от ускоряющего напряжения электронной пушки. Его часто называют напряжением электронного луча или напрялсением электронного пучка.