4.2. Параметры лбво

Выходная мощность . Обычно в паспортных данных указывается максимальная выходная мощность. По этой величине ЛБВО подразделяются на лампы малой мощности (до 1 Вт), средней мощности (1…100 Вт), большой мощности (более 100 Вт) и сверхмощные (более 100 кВт). Различают ЛБВО непрерывного и импульсного действия.

Электронный КПД – отношение выходной мощности к мощности , потребляемой от источника питания электрода, на который принимается электронный поток:

, (3).. где – ток пучка; – напряжение между спиралью и катодом.

В процессе усиления из-за торможения электронов скорость в (1) уменьшается, т.е. непрерывно нарушается условие синхронизма. По этой причине электронный КПД обычно оказывается сравнительно малым – несколько процентов. С целью повышения КПД изготавливают специальные ЛБВО, в которых:

а) условие синхронизма по всей длине ЛБВО поддерживают увеличением коэффициента замедления волны к концу замедляющей системы путем уменьшения шага спирали (изохронные ЛБВО);

б) используют секционированную замедляющую систему с различными потенциалами секций;

в) используют предварительную секцию с клистронным группированием (твистрон);

г) понижают потенциал коллектора по сравнению с потенциалом замедляющей системы, что приводит к снижению рассеиваемой на коллекторе мощности – метод рекуперации энергии.

Принятие указанных мер позволяет получить значение электронного КПД в режиме максимальной выходной мощности до 40%.

Коэффициент усиления . Коэффициент усиления по мощности

(4) где – мощность входного сигнала.

Обычно в ЛБВО =20…40 дБ.

Ширина полосы – область частот, в которой изменение коэффициента усиления находится в установленных пределах (например, не уменьшается ниже 50% от максимального значения). Одним из важных факторов, влияющих на ширину полосы, является зависимость фазовой скорости волны от частоты, т.е. дисперсионные свойства замедляющей системы. Обычно в ЛБВО используется спиральная замедляющая система, фазовая скорость в которой слабо зависит от частоты. Поэтому условие синхронизма (1) выполняется в широкой области частот, и ширина полосы практически ограничивается согласованием замедляющей системы. В ЛБВО ширина полосы велика и составляет 40…80% от средней частоты и более.

Коэффициент шума – число, показывающее, во сколько раз уменьшается отношение мощности сигнала к мощности шума после прохождения сигнала через ЛБВО. Принятие ряда мер (уменьшение тока пучка, сильная магнитная фокусировка, охлаждение спирали и др.) позволило создать малошумящие ( дБ) и сверхмалошумящие ( дБ) ЛБВО.

4.3. Характеристики лбво.

Зависимость выходной мощности (коэффициента усиления) от ускоряющего напряжения (рис. 2). Зависимость от снимается при постоянных значениях частоты и входной мощности сигнала. Выходная мощность получается в интервале значений , соответствующем области допустимого рассинхронизма электронов и волны. Максимальная выходная мощность наблюдается при оптимальном ускоряющем напряжении .

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) – зависимость коэффициента усиления от частоты сигнала при постоянном ускоряющем напряжении (рис. 3). АЧХ определяется частотными свойствами замедляющей системы и величиной ускоряющего напряжения. По АЧХ находится ширина полосы ЛБВО.

Амплитудная характеристика – зависимость выходной мощности от входной при постоянных значениях частоты и ускоряющего напряжения (рис. 4).

Начальный участок характеристики соответствует линейному режиму работы или усилению слабого сигнала. При оптимальном значении входной мощности выходная мощность достигает максимального значения. Ток пучка и потребляемая мощность от источника не зависят от входной мощности, поэтому вид зависимости электронного КПД (3) от такой же, как у амплитудной характеристики. Максимальное значение получается при . На рис. 4 показана для сравнения зависимость коэффициента усиления по мощности от . Максимальное значение получается при слабом сигнале.

Зависимость выходной мощности от напряжения управляющего электрода (рис. 5). Уменьшение абсолютной величины вызывает рост тока пучка, т.е. количество взаимодействующих с СВЧ-полем электронов, а, следовательно, и рост выходной мощности.