Генераторы дециметровых и сантиметровых радиоволн (часть 2)


Допустим, что в некоторый момент на входном зазоре первого резонатора (группирователя) существует напряжение СВЧ. Поток электронов, проходя через отверстие, будет модулироваться по скорости. Те электроны, которые пролетят через отверстие группирователя во время, соответствующее положительному или ускоряющему полупериоду напряжения на зазоре (электрического поля), получат некоторое ускорение, тогда как электроны, пролетающие зазор во время отрицательного, т. е. замедляющего полупериода, получат отрицательное ускорение (торможение). Их скорость уменьшится. После пролета зазора первого резонатора электроны свободно без воздействия напряжений летят или дрейфуют в пространстве между двумя резонаторами. Это пространство называют пространством дрейфа. Здесь они группируются в сгустки, так как электроны, получившие ускорение, догоняют заторможенные электроны. Замедленные электроны объединяются с ускоренными электронами в последующем периоде. Конечно, если бы они продолжали свободно лететь и дальше, то образовавшиеся группы электронов рассеялись бы, а затем через некоторое время вновь сгруппировались бы. Важным фактором является то, что подбором правильных значений положительного потенциала между катодом и ускоряющей сеткой можно создать такой режим, при котором электроны будут пересекать отверстие улавливателя в виде отдельных групп. Тогда под действием таких групп электронов в отверстии резонатора- улавливателя создается переменное напряжение. Частота его будет соответствовать частоте напряжения на группирователе. Если резонатор-улавливатель настроен на эту частоту, то резонансные токи в нем и напряжение на зазоре этого резонатора могут быть достаточно большими. С помощью небольшой петли, вводимой внутрь резонатора-улавливателя, часть энергии высокой частоты может быть отведена в полезную нагрузку, например в антенну. Высокочастотная энергия, запасаемая в резонаторе и передаваемая в нагрузку, конечно, должна быть взята от потока электронов, который в свою очередь получает энергию от источника питания постоянного тока. Механизм отбора энергии от электронного потока чрезвычайно прост. Те электроны, которые пересекают зазор группирователя в момент времени, соответствующий ускоряющему напряжению, получают от него добавочную скорость. Требующаяся для этого энергия берется от резонатора группирователя. Электроны, пересекающие зазор в момент, когда напряжение является замедляющим, снижают свою скорость и поэтому отдают часть своей энергии резонатору группирователя. Если теперь обеспечить такой режим работы, при котором группы электронов станут пролетать отверстие улавливателя в момент, соответствующий замедляющему полупериоду, и, если небольшое число электронов, оказавшееся вне групп, будет проходить это отверстие во время ускоряющего полупериода, энергия, отдаваемая группами электронов потока, будет превышать энергию, поглощаемую внегрупповыми электродами. Эту добавочную энергию можно извлечь и израсходовать полезным образом. Часть энергии из улавливателя может быть направлена по цепи обратной связи с целью возбуждения резонатора-группиро- вателя. Энергия, необходимая для этого, значительно меньше энергии, извлекаемой из потока электронов улавливателем, так как электроны, пересекающие отверстие в группирователе, движутся в равномерном потоке без каких-либо групп. Поскольку одинаковое число электронов получает ускорение и замедление, теоретически для модуляции луча по скорости не требуется никакой затраты энергии. Однако необходимо компенсировать некоторые омические потери мощности в резонаторе. Так как требуемая входная мощность меньше выходной, устройство может работать в качестве усилителя. Если же осуществить обратную связь, то получается схема автогенератора.