Поскольку энергия генерируемой волны возрастает по мере ее удаления от коллектора, то выход генератора на ЛОВ всегда находится вблизи анодов электронной пушки.

Изменением напряжения луча можно изменять частоту генерируемых колебаний в широких пределах. Такая перестройка генератора называется электронной, поскольку она осуществляется за счет изменения скорости электронов. Обычно диапазон электронной перестройки ЛОВ бывает около ±30-40% средней частоты генерируемых колебаний. Столь широкий диапазон плавной перестройки генератора на ЛОВ выгодно отличает его от всех остальных генераторов СВЧ.

V7777?,

Выход

Рис. 1.I0I. Упрощенное изображение конструкции генератора на

лампе обратной волны: I - электронная пухнка; 2 - замедляющая система; 3 - коллектор: 4 -• поглотитель энергии прямых волн; 5 - фокусирующая система

Важное свойство генератора на лампе обратной волны заключается также и в том, что частота генерируемых колебаний практически не зависит от характера внешней нагрузки. Это объясняется тем, что в ЛОВ нет колебательной системы.

Поясним несколько подробнее физический процесс передачи энергии электронного луча генерируемой волне. Для этого предположим, что в лампе возникла волна требуемой частоты и движется от коллектора к выходу генератора.

По полноводным зигзагам (между встречными штырями) волна распространяется со скоростью света. Вдоль оси лампы скорость движения волны значительно меньше. В процессе движения волны по волноводу без узких стенок ее электрическое поле частично расположено в околоштыревом пространстве. Именно здесь (с двух сторон от штырей) необходимо иметь электронные лучи с неравномерной плотностью электронов. Тогда они окажутся на пути замедленного движения электрического поля генерируемой Волны.

Двойной электронный луч в ЛОВ создается электронной пушкой с двумя отверстиями в анодах (рис. 1.102).

5-869 1 29

Из рисунка видно, что электрическое поле волны, бегущей от коллектора, может многократно тормозить электронные сгустки, летящие навстречу волне. Наибольший эффект такого взаимодействия достигается в том случае, если каждый электронный сгусток испытает максимально возможное число торможений. Получается это тогда, когда скорость электронных сгустков оказывается немного больше фазовой скоросш волны. Напомпим, что фазовой скоростью называется скорость распространения какой-либо условной точки волны, характеризуемой неизменны.м направлением и неизменной напряженностью поля.

щ 1й эл луч

Сгустки электрете в тормозящих электрических полях

Z-ii эл луч

Ускоряющие электричвскив поля

Рис. 1.102. Взаимодействие электронных сгустков двух лучей ЛОВ с электрическим полем генерируемой волны: К - катоды электронной пушки, А\ - первый анод; А2 - второй анод

Фазовая скорость вдоль оси ЛОВ направлена в сторону коллектора, хотя энергия волны распространяется от коллектора. Скорость распространения энергии называется групповой скоростью волны. Таким образом направление фазовой скорости вдоль оси ЛОВ совпадает с направлением электронного потока, но противоположно направлению групповой скорости.

Кажущееся несоответствие этих понятий трудно объяснить, кратко, но в ЛОВ именно обратная волна осуществляет группирование электронов в сгустки и она же отбирает от них энергию. Поэтому напряженность поля обратной волны, а следовательно и ее энергия возрастают по мере приближения ее к выходу генератора.

Торможение электронных сгустков в ЛОВ может быть только прерывистым. Поэтому энергия генерируемой волны возрастает дискретными порциями. Число этих порций примерно равно числу штырей замедляющей системы. Следовательно, увеличение их числа в принципе выгодно. Однако при этом возрастают габариты лампы.

Режим работы генератора на ЛОВ может быть непрерывным или импульсным. Генераторы, работающие в непрерывном режиме, используются в качестве возбудителей передатчиков и гетеродинов приемников. Их выходная мощность бывает около долей ватта, а КПД около единиц процентов.

Генераторы, работающие в импульсном режиме, характеризуют мощностью Б импульсе. Она может быть порядка сотен квт. КПД таких генераторов доходпт до 60-70%.

§ 10. АМПЛИТУДН.4Я МОДУЛЯЦИЯ

1. Общие сведения о модуляции

Гармонические колебания тока, напряжения или электромагнитного поля характеризуются тремя параметрами: амплитудой, частотой и начальной фазой. Так, например, уравнение гармонического тока имеет следующий вид:

Непрерывные колебания с постоянной амплитудой, частотой и начальной фазой не могут содержать какой-либо информации. Такие колебания могут лишь свидетельствовать о факте своего существования. Для передачи информации (информационных сигналов) необходимо как-то изменять параметры электромагнитных колебаний, излучаемых антенной радиопередающего устройства.

Процесс изменения любого из параметров гармонического колебания в соответствии с передаваемой информацией называется модуляцией.

При непрерывных методах передачи информациодпых сигналов модуляция может быть амплитудной (AM), частогной (ЧМ) или фазовой (ФМ).

В случае одповременного изменения двух параметров гармонического колебания имеет место смешанная модуляция, например амплитудно-фазовая (АФМ) или амплитудно-частотная (ЛЧМ).

При импульсном методе работы передатчика его антенной излучаются кратковременные радиоимпульсы, отделенные друг от друга сравнительно большой временной паузой. В этом случае в соответствии с передаваемой информацией изменяется какой-либо из параметров излучаемых радиоимпульсов.

Для целей радиолокации используется простейшая разновидность импульсной модуляции, при которой в пространство излучаются радиоволны постоянной часюйы, амплитуды, длительности и скважности (рис. 1.103).

Кроме импульсной модуляции, в некоторых радиолокационных устройствах применяют такке частотную модуляцию. Радиолокационные системы, использующие ЧМ, можно разделить на две группы:

- РЛС, в которых сигнал умышленно модулируют по частоте (например, радиолокационные высотомеры);

- РЛС, в которых ЧМ получается естественным путем (например, при использовании эффекта Допплера для селекции подвижных целей).

5* 131