Лампа бегущей волны

Определение "Лампа бегущей волны" в Большой Советской Энциклопедии

Лампа бегущей волны (схема)

Лампа бегущей волны (ЛБВ), лампа с бегущей волной, электровакуумный прибор, в котором для усиления электромагнитных колебаний СВЧ используется длительное взаимодействие бегущей электромагнитной волны и электронного потока, движущихся в одном направлении. Основное назначение Лампа бегущей волны — усиление колебаний СВЧ (300 Мгц — 300 Ггц) в приёмных и передающих устройствах. Лампа бегущей волны 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 Лампа бегущей волны создал американский учёный Р. Компфнер (R. Kompfner) в 1943. Первые теоретические работы по Лампа бегущей волны опубликовал американский физик Дж. Пирс (J. Pierce) в 1947.

Основными частями Лампа бегущей волны (рис.) являются: электронная пушка для создания и формирования электронного потока; замедляющая система, снижающая скорость бегущей волны вдоль оси Лампа бегущей волны 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 Лампа бегущей волны 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.

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