Лампа бегущей волны

(ЛБВ)

        лампа с бегущей волной, электровакуумный прибор (См. Электровакуумные приборы), в котором для усиления электромагнитных колебаний СВЧ используется длительное взаимодействие бегущей электромагнитной волны и электронного потока, движущихся в одном направлении. Основное назначение Л. б. в. — усиление колебаний СВЧ (300 Мгц — 300 Ггц) в приёмных и передающих устройствах. Л. б. в. используются также для преобразования и умножения частоты и др. целей. Электровакуумный прибор, работа которого основана на взаимодействии электронного потока и бегущей волны, впервые предложил и запатентовал американский инженер А. Гаев (A. Hoeff) в 1936. Первую Л. б. в. создал американский учёный Р. Компфнер (R. Kompfner) в 1943. Первые теоретические работы по Л. б. в. опубликовал американский физик Дж. Пирс (J. Pierce) в 1947.

         Основными частями Л. б. в. (рис.) являются: Электронная пушка для создания и формирования электронного потока; Замедляющая система, снижающая скорость бегущей волны вдоль оси Л. б. в. до скорости, близкой к скорости электронов, для синхронного движения волны с электронным потоком (обычно используется металлическая спираль, жестко закрепленная продольными диэлектрическими опорами и отличающаяся слабой зависимостью скорости бегущей вдоль неё волны от частоты, благодаря чему достигается эффективное взаимодействие волны с электронным потоком в широкой полосе частот); фокусирующая система (периодическая система постоянных магнитов, соленоид или др.) для удержания магнитным полем электронного потока в заданных границах поперечного сечения по всей его длине; коллектор для улавливания электронов; ввод и вывод энергии электромагнитных колебаний; поглотитель энергии колебаний СВЧ на небольшом участке замедляющей системы для устранения самовозбуждения Л. б. в. из-за отражений волн от концов замедляющей системы.

         Механизм взаимодействия электронного потока с электромагнитной волной можно объяснить следующим образом. Электроны, синхронно двигаясь вместе с волной, под воздействием ускоряющих (положительная полуволна) и тормозящих (отрицательная полуволна) участков её электрического поля группируются в сгустки. Последние располагаются в тех местах поля, где ускоряющая электроны полуволна переходит в тормозящую. В случае равенства скоростей волны и электронов обмена энергией между ними нет, усиление отсутствует. Если скорость электронов немного превышает скорость волны, сгустки электронов, обгоняя волну, входят в тормозящие участки поля и под их действием тормозятся. Кинетическая энергия, потерянная электронами при торможении, переходит в энергию бегущей волны.

         Л. б. в. широкополосны: полоса пропускания частот у многих типов Л. б. в. превышает октаву (См. Октава). В зависимости от назначения Л. б. в. выпускаются на выходные мощности от долей мвт (входные маломощные и малошумящие Л. б. в. в усилителях СВЧ) до десятков квт (выходные мощные Л. б. в. в передающих устройствах СВЧ) в непрерывном режиме и до нескольких Мвт в импульсном режиме работы. Л. б. в. дают большое усиление — обычно от 30 до 60 дб. Кпд Л. б. в. средней и большой мощности невысок — около 30%. Для входных каскадов усиления в широкой полосе частот выпускаются Л. б. в. с выходной мощностью от 10^-4 до 10 вт и низким коэффициентом шума (от 3 до 20 дб). Наряду с рассмотренными Л. б. в. применяются Л. б. в. типа М. О механизме работы последних см. в ст. Магнетронного типа приборы.

        

         Лит.: Пирс Дж. P., Лампа с бегущей волной, пер. с англ., М., 1952; Коваленко В. Ф., Введение в электронику сверхвысоких частот, 2 изд., М., 1955; Сретенский В. Н., Основы применения электронных приборов сверхвысоких частот, М., 1963; Жуков Б. С., Перегонов С. А., Лампы бегущей волны, М., 1967.

         Е. Н. Смирнов.

        

        Схематическое изображение лампы бегущей волны: 1 — электронная пушка; 2 — замедляющая система; 3 — фокусирующая система соленоидного типа; 4 — коллектор; 5 — вывод энергии; 6 — поглотитель энергии колебаний СВЧ; 7 — ввод энергии.