Muhammad-al xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti radio va mobil aloqa fakulteti

3.3. Yuqori va o‘ta yuqori chastota generatorlarning ishlash prinsipi

YuCh va O‘YuCh generatorlarning ishlash prinsipi dinamik boshqariladigan elektronlar oqimlarili rezonans va sekinlashtiruvchi tizimlar elektromagnit tebranishlarining o‘zaro ta’sirlashishiga asoslangan, bu detsimetrli, santimetrli va millimetrli diapazonlarda yaxshi ishlaydigan magnetronli va klistronli generatorlar, yugurma (to‘g‘ri) to‘lqin va teskari to‘lqin lampalaridagi generatorlarni yaratilishiga olib keldi.

Qattiq jismda vujudga keladigan fizik samaralar (tunnel, Gann samarasi) va ko‘chkili hodisalar hozirda takomillashayotgan va kelajakda istiqbolli bo‘lgan yarim o‘tkazgichli generator diodlarning yangi turlarini yaratishga imkon berdi.
O‘YuCh diapazonda generatsiyalanadigan tebranishlar davri elektrodlararo oraliqlarda elektronlarning uchib o‘tish vaqtiga teng bo‘lib qoladi (elektronlar inertsion xossalarni namoyon qiladi), asbobning o‘z sig‘imlari va induktivliklarining salbiy ta’siri keskin ortadi, uning o‘lchamlari generatsiyalanadigan tebranishlarning uzunligiga teng bo‘lib qoladi, bularning barchasi ko‘p jihatdan O‘YuCh asboblarning o‘ziga xosligini aniqlaydi.
Elektrodlararo bo‘shliqda elektron harakatlanganida uning energiyasidan hosila quyidagicha:

bu yerda W – elektronning to‘liq energiyasi, ya’ni kinetik va potensial energiyalar yig‘indisi;

U – elektr maydon potensiali;
e=1,6·10^-19 Kl – elektron zaryadi.
Past chastotalarda qiymat kichik, nolga yaqin, uning to‘liq energiyasi o‘zgarmaydi, O‘YuCh diapazonda qiymat noldan sezilarli farqlanadi va elektronning to‘liq energiyasi ham kinetik energiyaning o‘zgarishi (tezlashishi, sekinlashish), ham potensial energiyaning o‘zgarishi hisobiga o‘zgarishi mumkin, ya’ni elektronlar o‘z kinetik va potensial energiyasini elektromagnit maydonga berishi mumkin.
PCh asboblarda elektron oqim yo‘lida tezkor lokal joylashgan tirqish hosil bo‘ladi, u juda kichik energiya sarfi yo‘li bilan elektronlar oqimining zichligini rostlaydi, bunda boshqarish davri elektronlarning uchib o‘tish vaqtidan katta bo‘ladi, shuning uchun bunday boshqarish statik boshqarish deyiladi, chastotaning ortishi bilan bu shart buziladi va bu yo‘lni amalga oshirib bo‘lmaydi. O‘YuCh asboblarda dinamik boshqarish ishlatiladi. Bu jarayon ma’lum vaqtda davom etadi va har doim ham lokal xarakterga ega bo‘lavermaydi, elektronlarning inertligidan esa bu yerda ijobiy omil sifatida foydalaniladi. Bunda elektron oqimni asboblar tebranish tizimlarining elektromagnit maydoni bilan o‘zaro ta’sirlashishi va tezlik bo‘yicha oqimni modulyatsiyalash bo‘lib o‘tadi, bu zichlik bo‘yicha uni modulyatsiyalashga olib keladi (3.3b- rasm).
O‘YuCh elektron asboblarda elektronlar energiyasini elektromagnit maydonga uzatish elektronlarning harakatlanishi trayektoriyasiga urinma bo‘lgan maydonning elektr tashkil etuvchisi bilan elektron oqimning o‘zaro ta’sirlashishi natijasida bo‘lib o‘tadi.
Elektronlar va maydon orasida energiyani samarador almashlash uchun o‘zaro ta’sirlashish zonasida bo‘lgan elektronlar doimo maydon orqali sekinlashtirilishi zarur. Buning uchun, o‘z navbatida, zichlik bo‘yicha notekis (modulyatsiyalangan) elektron oqimni hosil qilish va asbobda ham fazo bo‘yicha, ham vaqt bo‘yicha kerakli “sekinlashtiruvchi” fazaviy nisbatlarni ta’minlash zarur.
Zichlik bo‘yicha notekis (modulyatsiyalangan) elektron oqimni hosil qilish prinsipial shart hisoblanadi, chunki bir tekis oqimda umumiy energetik balans (elektronlardan energiyani O‘YuCh-maydonga va aksincha uzatish) nolga teng bo‘ladi. Zichlik bo‘yicha modulyatsiyalangan va ma’lum tuzilmaga ega bo‘lgan elektromagnit oqimni hosil qilish oqimni guruhlashtirish yoki fazaviy fokuslash deyiladi. Guruhlashtirish mexanizmi asboblarning ishlash prinsipi va tasniflanishini aniqlaydi va ularning ishlashi asosida yotadi. Modulyatsiyalangan oqim elektronlarning harakatlanadigan yig‘indisidan iborat bo‘ladi. Agar oqim va O‘YuCh maydon orasida fazaviy nisbatlar elektronlar yig‘indilari o‘zining harakatlanishida sekinlashtiruvchi maydon ta’sir qiladigan bo‘shliqning o‘sha joylarida va o‘sha vaqtlarida bo‘lishi ta’minlansa, u holda umumiy energetik balans musbat bo‘ladi va elektronlar energiyasi elektromagnit tebranishlar energiyasiga o‘zgaradi (3.3-rasm).

3.3- rasm. Fokuslovchi magnit maydon bo‘lganida (a) va bo‘lmaganidagi (b) elektron oqim, elektr maydon fokuslaydigan to‘liq elektron oqim (v)

Elektronlar O‘YuCh maydon bilan faqat oqimning ma’lum oraliqlarida (klistronlardagi kabi) yoki uni uzunligining katta qismida (yugurma to‘lqin lampalaridagi kabi) o‘zaro ta’sirlashishi mumkin. O‘YuCh tebranishlar RT rezonans tizimlar yoki ST sekinlashtiruvchi tizimlarda hosil qilinadi. Bunda elektron oqim RT va ST orqali elektronlarning harakatlanish trayektoriyasiga urinma elektr maydon O‘YuCh tashkil etuvchisi maksimal qiymatga ega bo‘ladigan joylardan o‘tadi. RT elektronlar oqimini elektromagnit maydon bilan lokal va nisbatan qisqa vaqtli o‘zaro ta’sirlashini, ST esa taqsimlangan va uzoq vaqtli o‘zaro ta’sirlashini ta’minlaydi va ravshanki, energiya almashinuvining optimal sharti elektronlarning o‘rtacha harakatlanish tezligi va ishlatiladigan to‘lqin turining fazaviy tezligini deyarli tengligi hisoblanadi. Bu shart sinxronizm sharti deyiladi.