ражение для Крл в этом случае приобретает вид /(рл = 47.3СУУзс-9,54.

(9.8)

Зависимость Кр от CN представлена на рис. 9.16, где штриховой линией изображена типичная зависимость, получаемая в эксперименте. Из рисунка видно, что экспериментальная зависимость хорошо совпадает с теоретической.

Так как электрическая длина ЗС Л^з^ определяется ее геометрической длиной L, то создается впечатление, что в ЛБВО можно получать очень большие значения Крц-Однако это не так. С увеличением Л'зс (/-зс) нару-

Кр ,дВ 20

0,1 0,2 0,J 0,4 0,5 СН.

Рис. 9.16. Зависимость коэффици ента усиления ЛБВО от СЛзе

шается линейность режима, так как переменные составляющие скоростей электронов, плотности пространственного заряда, конвекционного тока луча становятся большими по сравнению с постоянными составляющими, и выражение (9.8) становится неточным. Физически это означает переход в нелинейный режим, который ограничивает значение Крл- При больших длинах ЗС за счет перманентного торможения электронов нарушается условие примерного синхронизма, в результате чего качество энергообмена ухудшается. Становится трудно хорошо сфокусировать электронный поток. При больших значениях Кр, также возрастает опасность самовозбуждения ЛБВО из-за рассогласования ЗС Поэтому практически используемые значения

Л^з^ лежат в пределах 10-30. Параметр С = >/p,co/(4t/o). называемый параметром усиления, имеет значения от 0,02 до 0,2. Максимальные значения Крл лежат в пределах 30-60 дБ.

Как упоминалось ранее, чтобы обеспечить устойчивый режим работы усилителя, ч ЗС ЛБВО встраивают поглотитель. Рассчитаем затухание в поглотителе, необходимое для устойчивой работы ЛБВО. Пусть модули коэффициентов отражения по напряжению на входе и выходе ЗС соот-

ветственно Г„. и Г„

x. ЛБВО имеет коэффициент усиления

К'р, а поглотитель ослабляет мощность проходящей через него волны в /7 раз. Если мощность на входе ЛБВО - Рцх. то на выходе имеем Р^ьи = Р>,хКр/П'. С выхода часть этой мощности отражается

Ротр = Рвы^Г'вых = РвхГвых/Ср ? .

Отраженная волна распространяется ко входу ЛБВО, при этом ослабляется в /7 раз и на входе претерпевает вторичное отражение *. Мощность вторично отраженной волны

Р;тр = РвхПхГЬь,х/(р/(Я').

Для того чтобы ЛБВО не самовозбуждалась, необходимо, чтобы Рв, > Р;тр или Р„ > Рв,Г1х Г|ь„ К'р/Щ'?. При этом

ПхПь,х/<:я/(/7)<1.

Из последнего неравенства определяем /7, выраженное в дБ:

n>mg{Y,j YWp).

Если = Г 1, т. е. имеет место полное отражение на входе и выходе ЛБВО, то

П>Кр12. (9.9)

Из (9.9) следует, что затухание, вносимое в ЗС поглотителем, не должно быть меньше половины Кр ЛБВО без поглотителя. Реальные значения /7 = 5 10 дБ, а коэффициента усиления Кр = \Ъ 35 дБ. В маломощных ЛБВО АГр достигает 60 дБ.

Если поглотитель является сосредоточенным **, важно правильно выбрать место его размещения в ЗС. Если поглотитель находится в начале ЗС, то ухудшается группирование электронного потока в сгустки и тем самым существенно снижается коэффициент усиления. Поглотитель, расположенный в конце ЗС, заметно уменьшает коэффициент усиления, так как в нем ослабляется уже усиленный сигнал. Итак, оптимальным местом размещения поглотителя

* Во всех приборах бегущей волны отраженная от выхода волна приходит на вход прибора практически без потерь.

** На практике используют сосредоточенные поглотители, которые по сравнению с распределенными позволяют получать более высокие значения Кр.

является участок ЗС, находящийся вблизи середины ее длины.

Определим электронный к. п. д. ЛБВО. Воспользуемся для этого выражением (9.7). Будем считать, что кинетическая энергия электронов за счет того, что их скорость несколько превышает фазовую скорость второй парциальной волны, передается электромагнитному полю ЗС. Передача энергии прекращается, когда строго выполняется условие синхронизма t o = фг.

= /[/(эл (1 +С/2)] = Оо/(1 -f С/2).

Кинетическая энергия отдельного электрона, передаваемая электромагнитному полю,

ДТ = mvll2 - mv%2l2.

Если С-1, то АТк ~ (/nuo/2)C. Энергия, затрачиваемая на ускорение электрона источником постоянного напряжения t/o, равна mvo/2. Поэтому электронный к. п. д. ЛБВО может быть приближенно определен как

x\, = ATj{mvbi2)C. (9.10)

Если ориентироваться на приведенные выше значения параметра усиления С, то значения электронного к. п. д. ЛБВО при режиме линейного усиления не превышают 20 %. Из анализа работы ЛБВО в нелинейном режиме следует, что амплитуда первой гармоники тока электронного потока определяется выражением /j = 2IqJi {X), где J-i (X) - функция Бесселя первого рода первого порядка от параметра группировки X (2.38), а выходная мощность

Р, ,= 2/о(УоС|/ХУ1(Х). (9.11)

Выражение (9.11) имеет максимум при X == 2,41

Р = 1,546С/ (Уо. (9.12)

Видно, что электронный к. п. д. в этом случае

т],= 1,546С. (9.13)

Но и в нелинейном режиме значение ЛБВО получается меньше, чем у многорезонаторных пролетных клистронов и ЛБВМ.