Лампы бегущей волны — это широкополосные микроволновые устройства, которые не имеют резонаторов резонатора, таких как клистроны. Усиление осуществляется через длительное взаимодействие между электронным пучком и радиочастотным (RF) полем.
Строительство трубки бегущей волны
Трубка бегущей волны представляет собой цилиндрическую структуру, которая содержит электронную пушку от катодной трубки. Он имеет анодные пластины, спираль и коллектор. ВЧ вход отправляется на один конец спирали, а выход — на другой конец спирали.
Электронная пушка фокусирует электронный луч со скоростью света. Магнитное поле направляет луч в фокус, без рассеяния. ВЧ поле также распространяется со скоростью света, которая задерживается спиралью. Спираль действует как структура медленной волны. Прикладное радиочастотное поле, распространяемое по спирали, создает электрическое поле в центре спирали.
Результирующее электрическое поле, вызванное приложенным радиочастотным сигналом, распространяется со скоростью света, умноженной на отношение шага спирали к окружности спирали. Скорость электронного пучка, проходящего через спираль, индуцирует энергию радиочастотных волн на спирали.
На следующем рисунке показаны конструктивные особенности трубки с бегущей волной.
Таким образом, усиленный выход получается на выходе ЛБВ. Осевая фазовая скорость Vp представляется как
Vp=Vc left(Pitch/2 pir right)
Где r — радиус спирали. Поскольку спираль обеспечивает наименьшее изменение фазовой скорости Vp, она предпочтительнее других медленных волновых структур для ЛБВ. В ЛБВ электронная пушка фокусирует электронный пучок в промежутке между анодными пластинами к спирали, которая затем собирается на коллекторе. На следующем рисунке показано расположение электродов в трубке бегущей волны.
Эксплуатация бегущей волны
Анодные пластины при нулевом потенциале, что означает, что когда аксиальное электрическое поле находится в узле, скорость электронного пучка остается неизменной. Когда волна в аксиальном электрическом поле находится в положительной пучности, электрон из пучка электронов движется в противоположном направлении. Этот ускоряемый электрон пытается догнать поздний электрон, который сталкивается с узлом осевого поля ВЧ.
В точке, где аксиальное поле RF находится в отрицательной пучности, упомянутый ранее электрон пытается перегнать из-за эффекта отрицательного поля. Электроны получают модулированную скорость. Как совокупный результат, вторая волна индуцируется в спирали. Выходной сигнал становится больше входного и приводит к усилению.
Применение бегущей волновой трубки
Есть много применений трубки бегущей волны.
ЛБВ используется в микроволновых приемниках в качестве малошумящего РЧ-усилителя.
ЛБВ также используются в широкополосных линиях связи и коаксиальных кабелях в качестве усилителей повторителей или промежуточных усилителей для усиления слабых сигналов.
ЛБВ имеют длительный срок службы трубки, благодаря чему они используются в качестве выходных трубок мощности на спутниках связи.
Мощные ЛБВ с непрерывной волной используются в каналах Troposcatter из-за большой мощности и большой полосы пропускания для рассеяния на большие расстояния.
ЛБВ используются в импульсных радарах большой мощности и наземных радарах.