Машины постоянного тока Проводниковые материалы Полупроводниковые материалы Туннельный диод Диэлектрик

Курс лекций и задач по физике

Классификация приборов микроволнового диапазона

В настоящее время разработано много приборов, отличающихся как принципом действия, так и областью применения. На рис. 1.4. приведена классификация электронных приборов СВЧ, а на рис. 1.5. — квантовых приборов. Данная классификация не претендует на полноту и не является единственно возможной.

Электровакуумные приборы СВЧ диапазона могут быть по характеру энергообмена разделены на приборы типов О и М. В приборах типа О происходит преобразование кинетической энергии электронов в энергию СВЧ поля в результате торможения электронов этим полем. Магнитное поле или не используется совсем, или применяется только для фокусировки электронного потока и принципиального значения для процесса энергообмена не имеет. В приборах типа М, которые еще также называются приборами со скрещенными полями (потому что постоянное магнитное поле перпендикулярно постоянному электрическому полю, ускоряющему электроны) в энергию СВЧ поля переходит потенциальная энергия электронов.

Рис. 1.4. Классификация электронных приборов СВЧ Задача В трехфазную трехпроводную цепь с симметричным линейным напряжением UЛ=120 В включены треугольником активные сопротивления RAB=5 Ом, RBC=9 Ом и RCA=12 Ом. Определить фазные и линейные токи, активную мощность всей цепи и каждой фазы в отдельности. Построить векторную диаграмму цепи.

По продолжительности взаимодействия с СВЧ полем приборы разделяются на приборы с кратковременным (прерывным) и длительным (непрерывным) взаимодействием. В первом случае используется взаимодействие электронов с СВЧ полем резонаторов, а во втором — с бегущей электромагнитной волной.

Приборы с кратковременным взаимодействием одновременно являются приборами типов О (пролетные и отражательные клистроны). Приборы с длительным взаимодействием могут быть как типа О — ЛБВ, ЛОВ, так и типа М — ЛБВМ, ЛОВМ, магнетрон, платинотрон. По типу управления электронным потоком приборы подразделяются на приборы с электростатическим и динамическим управлениями.

В полупроводниковых приборах СВЧ выделяются группа диодов с отрицательным сопротивлением и группа СВЧ транзисторов.

Квантовые приборы (рис. 1.5) обычно разделяются на два класса в зависимости от диапазона рабочих частот. В СВЧ диапазоне это мазеры и квантовые стандарты частоты, а в оптическом — лазеры. Затем лазеры подразделяются в зависимости от агрегатного состояния активного вещества на газовые, твердотельные, жидкостные, полупроводниковые. Хотя используемые в квантовой электронике полупроводники являются твердыми телами, полупроводниковые лазеры выделены в отдельную группу связи с тем, что характер генерации в полупроводниках существенно отличается от генерации в обычных твердотельных квантовых генераторах.

Рис. 1.5. Классификация квантовых приборов

В зависимости от режима работы различают лазеры, работающие в непрерывном режиме, в импульсном режиме с длительностью импульсов 10-3—10-6 с, режиме гигантских импульсов длительностью 10-7— 10-9 с и режиме синхронизации мод, при котором длительность импульса может быть 10-10—10-12 с.

Контрольные вопросы:

В каких областях телекоммуникации используют СВЧ и оптический диапазоны?

Поясните основные достоинства и недостатки микроволнового диапазона.

В чем заключаются статический и динамический принципы управления преобразованием энергии?

Какое состояние потока электронов называют равновесным?

В чем заключается возможность управления энергообменом ансамбля электронов с электромагнитным полем?

По каким признакам производится классификации приборов СВЧ диапазона?


На главную