Задание №2

Задание №2
При выполнении Задания №2 используется следующий нумерованный
список вакуумных приборов, изучаемых в курсе:
Порядковый номер прибора Nпр
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Название
Триод
Тетрод
Тристрон
Клистрон
Отражательный клистрон
ЛБВ-О типа
ЛОВ О типа
Магнетрон
Митрон
ЛБВ-М типа
Гироторон
Убитрон
Лазер на свободных электронах
Задача №1.
Из представленного списка выберете «свой» прибор согласно правилу
N your device =N student .
Если
Ваш
номер
превышает
число
13,
то
N your device =N student  10
Для этого прибора опишите конструкцию и принцип действия, используя
классический гидродинамический подход и квантовый.
Оцените характерный размер области взаимодействия прибора, если он
работает на частоте
f =Nstudent (GHz )
Примечание: весовой коэффициент задачи 4балла
Задача №2.
Провести расчет параметров спиральной замедляющей системы (ЗС) для
ЛБВ.
Исходные для расчета (заданные) величины:
 Коэффициент усиления по мощности  р  35 дБ
3
P  I 0 U a 2  0, 2 106 А В3 2
 Первеанс электронного пучка
 Радиус электронного пучка rb  1мм
 Отношение радиуса пучка к радиусу спирали rb a  0,7
 Ускоряющее напряжение пучка U a
 Ускоряющее напряжение различно для различных вариантов
вычисляется по правилу:
U a  1,5 кВ  N student  0,25 кВ .




Определяются следующие величины и параметры:
Ток и мощность электронного пучка – I0, P0
Скорость электронного пучка v
Шаг спиральной ЗС – p, при котором выполняются условия
синхронизма движения пучка и электромагнитной волны
Длина спиральной ЗС, которая обеспечивает заданное
значение коэффициента усиления  р  35 дБ
Для расчетов могут быть использованы следующие соотношения:
μ p  10lg  Pвых Pвх   9,54  47,3CN ,
Где
C
3
I 0 Rсв - постоянная усиления, при ее расчете
4U a
сопротивление связи принять равным Rсв  100 Ом ,
N  l в – длина замедляющей системы, выраженная в длинах замедленных
волн
в 
2

,


vp
;

v0
Примечание: весовой коэффициент задачи 2балла
Задача №3.
Приборы М-типа
1. Рассчитать значение критической магнитной индукции Bкр для
значения d = 0,5 см и значения потенциала Ua из задачи № 2
Ua
d
ymax
Uk= 0
h
2. Полагая B = 2Bкр, определить высоту прикатодного электронного
слоя ymax
3. Рассчитать шаг электронной траектории h
Полагая распределение потенциала в междуэлектродном
промежутке линейным, найти значение максимальной скорости в
электронном облаке.
4.
Для выполнения задания воспользоваться формулами
Bкр 
Ua
1 e
d
2m
,
ymax 
2U a
 e m  B2d
,
h  2
и законом сохранения полной энергии.
Примечание: весовой коэффициент задачи 2балла
Ua
 e m  B 2d
,
Задача №4.
Расчет параметров спиральной траектории электронного пучка
гиротрона
Исходные для расчета (заданные, выбираемые) величины:
 Ускоряющее напряжение пучка U a  10Uˆ a , где Uˆ a – значение
ускоряющего напряжения из Задачи №2
 Значение частоты микроволнового поля f из условия
f  30  N student GHz 
 Отношение поперечной и продольной скорости электрона
v
2
vP
Определяемые величины:
 Значение индукции магнитного поля B
Вычисляется из условия циклотронного резонанса
e
ω  2πf .
ωc  ω , где ωc  B,
m
 Значения полной скорости электрона и её продольной и
поперечной составляющих
v, vP, v .
 Радиус спиральной траектории электрона ρ .
Вычисляется из условия баланса центробежной и магнитной сил.
 Время одного оборота электрона – циклотронный период Tc
 Шаг спиральной траектории – циклотронная длина волны λ c
Примечание: весовой коэффициент задачи 2балла