Модуляция - электрон
Cтраница 3
Как было отмечено в предыдущем параграфе, на протяжении многих лег инерция электронов рассматривалась как главное препятствие для работы ламп СВЧ. Такое положение вызвало, естественно, попытки найти метод управления электронами, в котором явления, связанные с временем пролета электронов, не только не оказывали бы вредного влияния, но, наоборот, служили бы задаче управления электронами. В этом направлении в разных странах, начиная с 1932 г., проводились исследования, которые к 1939 г. привели к разработке клистронов - ламп, действие которых основано на принципе модуляции электронов по скорости. [31]
В баллоне расположены следующие электроды: катод К, ускоряющий электрод УЭ, две сетки, которые являются частями резонатора Р, и отражатель О, который по конструкции аналогичен аноду лампы. Отражатель имеет относительно катода значительный отрицательный потенциал. Под действием постоянных потенциалов на ускоряющем электроде и резонаторе электроны проходят сквозь две сетки. Здесь происходит модуляция электронов по скорости. Перемещаясь дальше, они попадают в тормозящее поле отражателя, их траектории искривляются, и они движутся в обратном направлении. [32]
Когда электроны проходят зазор резонатора в первый раз, они модулируются по скорости. После выхода из зазора электроны попадают в статическое тормозящее поле, которое изменяет направление их движения на обратное. Группировка электронов происходит как на прямом, так и на обратном участках пути. Таким образом, модуляция электронов и отбор энергии происходят в одном и том же высокочастотном поле. В отличие от генератора с тормозящим полем в отражательном клистроне высокочастотные поля отсутствуют там, где имеется статическое тормозящее поле. [33]
 |
Пролетный ( а и отражательный ( б клистроны. [34] |
В пространстве между резонаторами, где на электроны не действуют никакие силы, происходит их группировка по плотности. Получив различные скорости, электроны, в среднем равномерно распределенные в сплошном электронном потоке, начинают расходиться в разные стороны вдоль направления движения - одни отстают, другие уходят вперед. В результате этого образуются сгустки электронов, соответствующие закону изменения электромагнитного поля в первом резонаторе. Как говорят, модуляция электронов по скорости переходит в модуляцию по их положению - плотности. [35]
Обмен энергией между электронным потоком и переменным электрическим полем во втором резонаторе происходит лишь в одном направлении: от электронов к полю, поскольку моменты существования ускоряющей разности потенциалов соответствуют интервалам между сгустками электронов. В моменты же прихода сгустков поле в з-азоре второго резонатора всегда тормозящее. Таким образом, мощность колебаний увеличивается за счет отбора энергии от источника постоянного напряжения. Электронный поток служит лишь для передачи этой энергии переменному полю второго резонатора, а процесс модуляции электронов по скорости и группирования их в сгустки необходим для рациональной передачи этой энергии. [36]
Определение первого слагаемого в формуле (11.43) как потенциальной энергии электронного пучка объясняется следующим. Присутствие переменной составляющей тока в пучке эквивалентно образованию электронных огустков. Образованию сгустков препятствуют куло-новские силы расталкивания между электронами. Этот процесс сопровождается увеличением потенциальной анергии электронов. Если модуляция электронов по скорости преобразуется в модуляцию то плотности в области, где Fconst, то начала потенциальная энергия пучка возрастает за счет кинетической, так что полная энергия пучка остается постоянной. [37]
 |
Пространственно-временная диаграмма. Группировка электронов при различных 60. [38] |
Пролетев сетки резонатора, электроны попадают в тормозящее поле отражателя. Постепенно замедляя движение, они теряют скорость до нуля в точке, где мгновенная разность потенциалов и ( - Йотр) 0 и, отталкиваемые полем отражателя, движутся обратно к резонатору. Электроны, пролетевшие резонатор в те отрезки времени, когда поле между его сетками ускоряющее ( положительный полупериод на второй сетке), проникают дальше по направлению к отражателю. Те же электроны, которые пролетели резонатор в тормозящем поле ( отрицательный полупериод на второй сетке), проникают в пространстве за сетками на меньшую глубину. Как видно из рис. 1 - 82, поток электронов, возвращающихся к резонатору, во времени неравномерен по плотности, Модуляция электронов по скорости приводит к модуляции их потока по плотности. [39]
Страницы: 1 2 3