ематичне зображення однієї з ЛОВ наведено на рис. Статична електричне поле в електронній гарматі 1 прискорює пучок електронів 2, рухомих прямолінійно. Частина кінетичної енергії електронів віддається в просторі взаємодії зворотного ел-магн. хвилі, фазова швидкість v ф якої близька поступальної швидкості електронів v e :
(1)
а групова швидкість має протилежний напрямок Залишкова енергія пучка розсіюється на колекторі.
Умова фазового синхронізму забезпечує тривале, у порівнянні з періодом коливань ( f - частота), синфазное взаємодія електронів з хвилею, якщо вона має відмінну від нуля подовжню компоненту електричні. поля. Хвиля з такою структурою поля формується за допомогою сповільнює системи у якості якої часто використовуються хвилеводи з періодично змінними параметрами. Підбором просторового періоду d хвилеводу досягається фазовий синхронізм електронів з однією з гармонік зворотної хвилі, вклад інших несинхронних гармонік виявляється незначним.
Умовна схема лампи зворотної хвилі типу «О»: 1 - електронна гармата; 2 - електронний пучок; з - замедляющая система; 4 - згусток електронів; 5 - колектор; П.В.- Простір взаємодії.
Через нерівномірне взаємного зсуву частки збираються в періодичності послідовність згустків 4 (рис. 1), тобто в пучку виникає ВЧ-струм. Це явище наз. угрупуванням чи фазіровкой частинок. Наведений ВЧ-ток електронів збуджує (випромінює) ВЧ-поле, яке, складаючись з первісної хвилею, призводить до її посиленню. Щоб згрупований пучок випромінював, а не поглинав ел-магн. хвилі, початкова швидкість електронів v e повинна злегка перевищувати фазову. По суті ці два взаємопов'язані процеси - окремий випадок т. Зв. індукованого випромінювання, що становить основу більшості генераторів і підсилювачів з розподіленими параметрами (як класичних, так і квантових - лазерів). Елементарним випромінювачем в ЛОВ, зображеної на рис. 1, є одиночний електрон (або потік електронів), який рухається рівномірно уздовж осі зі швидкістю Випромінювання такого електрона наз. черепковскім, а засновані на ньому прилади відповідно відносять до класу черенковских. За характером угруповання їх називають приладами типу «О» («осьовий» рух) або приладами з інерційною угрупованням, оскільки процес цей може тривати і на ділянках вільного дрейфу електронів.
У ЛОВ постулат. рух електронів і потік енергії зворотної ел-магн. хвилі спрямовані назустріч один одному, це призводить до утворення розподіленої внутрішнього зворотного зв'язку. Тому при перевищенні електронним струмом I деякого стартового значення виникає автоколивальний режим навіть за умови повного узгодження входу і виходу сповільнює системи. Частота автоколивань f а визначається умовою фазового синхронізму (1) і, отже, залежить від величини швидкості електронів яка, у свою чергу, визначається прискорює напругою U , що подається на електронну гармату (електронна перебудова частоти). Для ілюстрації перебудови частоти на діаграмі (рис. 2; k - хвильове число) наведені можливі дисперсійні характеристики зворотного ел-магн. хвилі (крива 1 ) і хвиль електронного ВЧ-струму в пучку (лінії 2); суцільні і пунктирні лінії відповідають різним U . Так як частота генерації f а визначається перетином ліній 1 і 2 , то при зміні U змінюється і частота. Крива 1 в області перетину її з лініями 2 нахилена вниз оскільки Кожній лінії 2 відповідають дві хвилі електронного ВЧ-струму, одна з яких переносить «негативну» енергію (цим поняттям користуються, коли в цілому позитивна енергія пучка при збудженні хвилі зменшується). Взаємодія хвиль з позитивними. і негативними енергіями, якщо одна з них зворотна, призводить до виникнення абсолютної нестійкості, що і є причиною існування автоколебательного режиму в ЛОВ.
Дисперсійні характеристики зворотного електромагнітної хвилі 1 і високочастотних електронних хвиль в пучку 2 .
ЛОВ - один із самих широкодіапазонних СВЧ-автогенераторів з електронною перебудовою частоти. Цим пояснюється баг...
