5.7. Приборы с циклотронным резонансом

Недостатком приборов типа О и типа М является сложность конструкции замедляющих систем при переходе к миллиметрово­му и субмиллиметровому диапазонам длин волн. Поэтому были предложены приборы, в которых электроны взаимодействуют с не­замедленными волнами. Эти приборы получили название мазеров на циклотронном резонансе (МЦР), или гиротронов.

С хема генератора на гиротроне показана на Рис. 5.17.

Катод прибора 1 имеет коническую форму, а его эмитирую­щая часть выполнена в виде кольца. Магнитное поле B направлено вдоль оси прибора. Электроны, вылетающие с поверхности кольца, движутся по спиральным траекториям под действием ускоряюще­го электрода 2 и продольного магнитного поля B, проходя резона­тор 3 и попадая на коллектор 4. На Рис. 5.18 показана картина сило­вых линий электрического поля волны и проекция винтовой тра­ектории движения электрона в продольном магнитном поле. Пусть – угловая частота вращения электрона, – продольная ско­рость электрона в направлении магнитного поля. Электрон, оказавшийся в точке А (Рис. 5.18а), испытывает тормозящее действие СВЧ поля. За время электрон совершит половину оборота и окажется в точке В (Рис. 5.186). Если за это же время направление напряженности электрического поля изменится на противополож­ное, электрон снова окажется в тормозящем поле. Путь, проходи­мый электроном - , волной - . Очевидно, что условие синхронизма гиротрона (вращение электрона в макси­муме тормозящего поля) можно представить в виде:

(5.37)

где – длина волны, – частота колебаний в резонаторе.

Поскольку , то для имеем выражение:

(5.37)

Обычно , поэтому . Таким образом, в гиротроне возможна генерация СВЧ колебаний на частотах, кратных цикло­тронной частоте. Гиротроны еще не нашли широкого применения в технике, так как для их создания требуются большие магнитные поля.

Контрольные вопросы по теме

1. Объясните условие фазового синхронизма приборов типа М.

2. Изобразите устройство ЛБВМ и объясните принцип её дей­ствия.

3. Назовите и объясните основные характеристики ЛБВМ.

4. Изобразите устройство ЛОВМ и объясните принцип её действия.

5. Объясните условия баланса фаз и амплитуд для генератора на ЛОВМ.

6. Назовите и объясните основные характеристики ЛОВМ.

7. Объясните устройство и принцип работы магнетрона.

8. Назовите и объясните основные характеристики магнетрона.

9. Объясните устройство и принцип работы митрона,

10. Объясните устройство и принцип работы платинотрона.

11. Объясните принцип работы и характеристики амплитрона.

12. Объясните принцип работы и характеристики стабилотрона.

13. Объясните устройство и принцип работы гиротрона.

Т ЕМ А 6

Полупроводниковые диоды и транзисторы свч

Диоды СВЧ являются подклассом полупроводниковых дио­дов. По типу структуры они подразделяются на диоды с p-n переходом, диоды с накоплением заряда (ДНЗ), p-i-n диоды, тун­нельные диоды, диоды с барьером Шотки (ДБШ), лавинно-пролетные диоды (ЛПД) и диоды Ганна. По своему применению диоды подразделяются на смесительные, детекторные, модуляторные, па­раметрические, переключательные, умножительные, генераторные и универсальные.

Транзисторы подразделяются на биполярные и полевые.