Изучение лампы обратной волны типа – О (ЛОВО)

,                                                                          (11)

где – сдвиг фаз, создаваемый волной обратной пространственной гармоники;

 – сдвиг фаз, создаваемый  электронным потоком.

Очевидно, что в общем случае ∆φ может быть равно нечетному числу π:

, n = 0,1,2,…                                        (12)

Число n называют порядком колебаний в ЛОВ или номером зоны колебаний. Зона n = 0 является основной и имеет наибольшую мощность.

3.6 Электронная перестройка частоты

Воспользуемся выражением

,                                                                       (13)

Имея в виду известное соотношение ω = 2πс/λ, уравнение (13) можно переписать так:

                                                                                                 (14)

Подставляя в уравнение (14) значение получим:

.                                                                            (15)

Для n = 0 .

Формула (15) указывает на весьма важное свойство ЛОВ, а именно – возможность электронной перестройки частоты. В самом деле, изменяя напряжение U0, мы можем изменять в широких пределах значение λ.

На обратных волнах всегда имеет место сильная дисперсия (рисунок 7). Поэтому перестройка частоты генерации ЛОВ связана с изменением ускоряющего напряжения (рисунок 8).

Такая перестройка носит название электронной перестройки частоты. Частотная характеристика в ЛОВ является нелинейной. Закон изменения частоты обусловлен дисперсией ЗС. Ширина рабочего диапазона электронной перестройки частоты ЛОВ – генератора определяется характеристиками ЗС. ЛОВ имеют коэффициент перекрытия диапазона частот:

.                                                                        (16)

Для описания зависимости частоты от напряжения удобно пользоваться понятием крутизны электронной перестройки частоты:

                                                                                                     (17)

Для ЛОВ сантиметрового диапазона длин волн крутизна не больше нескольких мегагерц на вольт, а для миллиметрового – десятки мегагерц на вольт.

3.7 Выходная мощность

Рассмотрим характер изменения выходной мощности в диапазоне перестройки. Ток электронного пучка I0 при изменении напряжения на ЗС от минимального до максимального значения изменяется не более чем на 10-15%. Поэтому сначала Рвых растет (рисунок 9, кривая 1), так как увеличивается подводимая в ЛОВ мощность постоянного тока Р0 = I0U0, а затем в режиме насыщения (рисунок 6) рост Рвых замедляется и возможно даже ее уменьшение. Кривая выходной мощности весьма изрезана вследствие отражений от выходного устройства, т.к. оно более узкополосно чем ЗС и недостаточно хорошо согласовано с ним в диапазоне  ∆ λ (рисунок 9, кривая 2).

3.8 Электронный коэффициент полезного действия

Как и все пространственные гармоники, минус первая имеет максимальное значение взаимодействующей с электронным потоком компоненты электрического СВЧ поля Еz на поверхности ЗС. По мере удаления от поверхности значение Еz быстро спадает так, что в области, занятой электронным пучком, Еz невелика. Поэтому, а также вследствие того, что пучок достигает максимальной модуляции по плотности в области минимального СВЧ поля (см. рисунок 3, б), для ЛОВ типа О характерен малый КПД.

На рисунке 10 приведена зависимость КПД ЛОВ от отношения рабочего тока I0 к пусковому Iпуск. При увеличении рабочего тока увеличиваются входная мощность и соответственно КПД. Максимальное значение КПД получается при

отношении I0/Iпуск = 3–5. Затем при увеличении рабочего тока КПД и выходная мощность уменьшаются из-за расплывания сгустков вследствии действия расталкивающих кулоновских сил.Электронный коэффициент полезного действия ЛОВ типа О не превышает нескольких процентов. Режим наибольшего КПД достигается при выполнении условия I 0 ≥ (5–6)Iпуск. Величина электронного КПД определяется простым соотношением: