Численное моделирование и конструкция замедляющей системы спиральной ЛБВ Ku-диапазона (стр. 1 )

Правительство Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский университет
«Высшая школа экономики»

Московский институт электроники и математики Национального

исследовательского университета "Высшая школа экономики"

Факультет электроники и телекоммуникаций

Кафедра Радиоэлектроники и Телекоммуникаций

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

(дипломная работа)

На тему: “Численное моделирование и конструкция замедляющей системы спиральной ЛБВ Ku-диапазона”

Студент группы № ЭП-91

Руководитель ВКР

Профессор, д. т.н.

Консультант

Начальник отделения разработки

Москва, 2013

Правительство Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"

Московский институт электроники и математики Национального

исследовательского университета "Высшая школа экономики"

Факультет электроники и телекоммуникаций

 

Кафедра радиоэлектроники и телекоммуникаций

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой

______________ / /

«___» ____________ 2013 г.

ЗАДАНИЕ

НА ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ (ВКР)

студенту 5 курса группы ЭП-91 Прохорову Денису Александровичу

1 .Тема: “ Численное моделирование и конструкция замедляющей системы спиральной ЛБВ KU-диапазона”.

(Утверждена приказом от _________________ № _____________)

2.  Срок сдачи ВКР руководи

Срок сдачи ВКР на выпускающую кафедру: 10.06.2013

3. Техническое задание __ Провести численное моделирование и разобрать конструкцию спиральной замедляющей системы широкополосной ЛБВ Ku- диапазона._____________________________________________________________________________________________________________________________

___

4. Содержание расчетно-пояснительной записки.

A. Специальная часть.

1.Расчетные методы исследования электродинамических параметров спиральной ЗС.___

2.Применение линейной теории и программ для определения электродинамических параметров спиральной ЗС.

3.Конструкция широкополосной спиральной ЗС..

4.Результаты расчета.

5.Анализ полученных расчетных данных.

Б. Конструкторско-технологическая часть.

1. Разработать конструкцию спиральной замедляющей системы широкополосной ЛБВ.

2. __________________________________________________________________

B. Охрана труда.

1.Оценка возможных и вредных производственных факторов.

2.Охрана труда при реализации дипломного проекта.

Г. Экологическая часть.

1. Воздействие электромагнитного излучения на людей

2. __________________________________________________________________

Д. Решение задач на ЭВМ.

1. Расчет с помощью программы WinHelix 1.0.0 электродинамических параметров ЗС

2. __Расчет конструктивных параметров в программе MathCad___________________________________________________________

5.Перечень графического материала.

1.Блок-схемы установок для измерения электродинамических параметров ЗС..

2.Зависимость коэффициента замедления и сопротивления связи от частоты, полученные в результате эксперимента.

3. Зависимость коэффициента замедления и сопротивления связи от частоты, полученные в результате расчета.

6. Консультанты по ВКР.

Консультант по специальной части__________________________

Консультант по конструкторско-технологической части________

Консультант по экологической части________________________

Консультант по охране труда ______________________________

7. Дата выдачи задания «___» ______________ 2013 г.

Руководитель ВКР ________________________ //

(подпись)

Задание принято к исполнению _____________________ //

(подпись)

«___» ______________ 2013 г.

Примечание.

Задание оформляется в двух экземплярах и сдается на кафедру. После утверждения один экземпляр задания выдается на руки студенту. Экземпляр задания вшивается в пояснительную записку.

Содержание:

Аннотация__________________________________________________________________5

Введение____________________________________________________________________7

Глава I. Широкополосные лампы с бегущей волной (обзор литературы)_________9

1.1 Область применения спиральной ЛБВ______________________________________­­­9

1.2 Принцип действия усилительных ламп с бегущей волной____________________­_10

1.3 Параметры и характеристики ЛБВ_________________________________________16

1.4 Конструкция и основные узлы ЛБВ________________________________________19

Глава II. Конструкция спиральной замедляющей системы_____________________29

2.1  Общие вопросы (дисперсионная хар-ка, сопротивление связи)_________________29

2.2  Выбор конструкции спиральной ЗС________________________________________32

2.3  Основные требования к конструкции спиральной ЗС_________________________39

2.4  Методы закрепления ЗС в корпусе прибора _________________________________41

2.5  Выводы к главе II ______________________________________________________45

Глава III. Численное моделирование ЗС______________________________________46

3.1  Расчет основных параметров ЗС ___________________________________________46

3.2  Линейный расчет основных конструктивных параметров ЗС___________________47

3.3  Результаты первоначального расчета основных конструктивных параметров_____56

3.4  Численное проектирование ЗС для ЛБВ в программе WinHelix_________________57

3.5  Сравнение линейного расчета с расчетом в программе WinHelix______________________69

3.6  Расчет выходных параметров ЛБВ в программе HelixTwt______________________70

Глава IV. Экономическая часть____________________________________________­__76

4.1. Расчёт себестоимости изделия___________________________________________________76

Глава V. Безопасность жизнедеятельности____________________________________78

5.1 Оценка возможных опасных и вредных производственных факторов_____________78

5.2 Охрана труда при реализации дипломного проекта____________________________82

5.3 Расчет экрана____________________________________________________________92

Глава VI. Экологическая часть_____________________________________________93

6.1 Воздействие электромагнитного излучения на людей_________________________93

Заключение______________________________________________________________­­­____99

Список использованной литературы___________________________________________100

АННОТАЦИЯ

Для современного этапа развития радиоэлектронной аппаратуры

сверхвысоких частот (СВЧ) и техники связи, в частности, характерным является жесткая конкуренция между твердотельными и электровакуумными приборами. Однако, несмотря на значительный прогресс в развитии твердотельной СВЧ электроники, область частот, превышающих 5 ГГц, в настоящее время остается практически недоступной для полупроводниковых приборов, особенно для уровней непрерывной (средней) мощности 50 Вт и выше.

Помимо чисто частотных и энергетических соображений немаловажным фактором, определяющим выбор элементной базы и принципов конструирования радиотехнических устройств, является учет таких условий эксплуатации, как устойчивость приборов к колебаниям температуры окружающей среды в пределах от -60°С до +85°С, их способность выдерживать кратковременные перегрузки электрического режима, достигающих 150-200% от номинальных значений и другие. Более высокая надежность при экстремальных условиях эксплуатации является одним из характерных достоинств электровакуумных приборов (ЭВП), используемых для генерирования и усиления СВЧ колебаний.

Успехи электровакуумной технологии, позволившие увеличить ресурс современных ЭВП, долговечность которых исчисляется годами непрерывной работы, не дают микроволновым твердотельным приборам безусловного преимущества и в этом вопросе.

Спиральные лампы бегущей волны (ЛБВ) нашли широкое распространение в радиоэлектронной аппаратуре СВЧ диапазона различного назначения. Эти приборы используются в тех случаях, когда необходимо сочетание значительной мощности, большой широкополосности, высокого коэффициента усиления и ряда других параметров. Современные требования, предъявляемые к радиоэлектронной аппаратуре, привели к необходимости значительного увеличения выходной мощности спиральных ЛБВ с воздушным охлаждением, а также к обеспечению высоких значений параметров, влияющих на качество передаваемого сигнала.

Исходя из вышеизложенного, проблема создания мощных высокоэффективных надежных спиральных ЛБВ, используемых в качестве выходных усилителей различной радиоэлектронной аппаратуры СВЧ диапазона, и в частности в станциях тропосферной и спутниковой связи, является актуальной в настоящее время.

Цель работы.

Целью настоящей работы является разработка конструкции спиральной замедляющей системы широкополосной ЛБВ, обеспечивающей эффективное усиление СВЧ сигнала в заданной полосе частот, а также высокие значения параметров, влияющих на качество передаваемых сигналов.

Дипломная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка используемой литературы.

В главе 1 рассмотрены основные технические параметры, конструкция и принцип действия мощных ЛБВ непрерывного действия.

В главе 2 приводятся типы конструкций спиральных замедляющих систем, методы их закрепления в корпусе ЛБВ, а так же основные требования, предъявляемые к ним.

Глава 3 содержит линейный и программный расчет электродинамических характеристик и пространства взаимодействия выбранной конструкции замедляющей системы.

Глава 4 включает в себя расчет себестоимости прибора.

Глава 5 посвящена вопросам охраны труда; оценке опасных и вредных производственных факторов; охране труда при реализации проекта и разработке защиты от СВЧ – излучения.

В главе 6 рассматривается экологическая часть проекта и описывается воздействие электромагнитных колебаний на живые организмы.

Введение

Создание сложных современных радиотехнических систем невозможно без целого ряда генераторных и уси­лительных электронных приборов СВЧ типа. К приборам диапазона СВЧ относятся такие приборы, как магнетроны, клистроны, лампы бегущей и обратной волны.

Лампы с бегущей волной со времени их изобретения Рудольфом Компфнером в 1943 году нашли весьма широкое применение в систе­мах радиолокации, радионавигации и связи в качестве широкопо­лосных усилителей малой, средней и большой мощностей. Полоса усиления ЛБВ 0 типа средней мощности со спиральной замедляющей системой достигает одной-двух октав при выходной мощности по­рядка 100 Вт. Современные ЛБВ-0 перекрывают диапазон частот от 50 МГц до 500 ГГц при уровнях выходной мощности от мил­ливатт до мегаватт.

В настоящее время, в связи с совершенствованием полупроводниковых технологий за рубежом и в России, получили развитие твердотельно-вакуумные СВЧ - усилители, состоящие из твердотельного вакуумного преусилителя и выходной мощной ЛБВ непрерывного или импульсного действия. В результате разделение коэффициента усиления между каскадами удается улучшить ряд параметров по сравнению с использованием одной ЛБВ, в том числе - увеличить коэффициент усиления, повысить КПД устройства, снизить уровень шума, улучшить массо-габаритные параметры.

Одним из важнейших элементов ЛБВ является замедляющая система (ЗС). Тип и конструкция ЗС играет значительную роль в достижения заданной мощности, надежности и долговечности.

Наибольшее распространение в технике СВЧ получили замедляющие системы типа: спираль, гребенка, диафрагмированный волновод, коаксиальные ребристые структуры, замедляющие системы, выполненные из набора пластин, а так же резонансные замедляющие системы типа цепочка связанных резонаторов.

За многие годы экспериментов и эксплуатации лучшие результаты в части обеспечения усиления в широкой полосе частот были получены в лампах со спиральными замедляющими системами (ЗС).

Замедляющие системы применяются не только в электронных приборах СВЧ, но и в линейных ускорителях, в линиях задержки, в антенных устройствах, в параметрических усилителях с бегущей волной и в ряде других приборов.

К настоящему времени предложено много различных конструкций замедляющих систем и методов их расчета.

Задача данного дипломного проекта заключается в определении оптимальных значений конструктивных параметров спиральной замедляющей системы ЛБВ Ku-диапазона, обеспечивающей выходную мощность 300 Вт при коэффициенте усиления не менее 25 дБ и рабочем напряжении 7 ÷ 8 кВ, предназначенной для использования в составе твердотельно-вакуумного усилителя СВЧ. Ku-диапазон- это диапазон сантиметровых длин волн, простирается от 10 до 18 ГГц.

Глава I. Лампы бегущей волны

(Обзор литературы)

1.1.  Область применения спиральной ЛБВ

Лампы бегущей волны продолжают оставаться одним из важнейших ком­плектующих элементов, определяющих технический уровень спутников связи. Этот тип электронно-вакуумных приборов (ЭПВ) обладает превосходными рабочими и эксплуатационными харак­теристиками: широкой полосой рабочих частот, большим коэффициентом уси­ления и коэффициент полезного действия (КПД), выходной мощностью от десятков до сотен ватт, высокой устой­чивостью к внешним воздействиям, термостабильностью параметров и высокой надежностью при долговечности до 100 тыс. ч и более. Они допускают эксплуа­тацию в гораздо более жестких режимах, чем твердотельные приборы.

Главным направлением разработки ламп прямой волны являются широкополосные усилители дециметрового, сантиметрового и отчасти миллиметрового диапазонов длин волн.

Применение ЛБВ типа О непрерывно расширяется и простирается от широкополосных входных усилителей в СВЧ приемниках до мощных выходных каскадов импульсных передатчиков, генераторов помех и т. д. Особенно широко применяются ЛБВ в системах многоканальной радиорелейной связи. Мощные усилительные ЛБВ используются для питания фазированных антенных решеток радиолокаторов с управляемой диаграммой направленности, содержащих до нескольких тысяч элементов, снабженных отдельными усилителями.

Наряду с этим ЛБВ типа О применяются в качестве преобразователей и умножителей частоты, фазовых модуляторов и генераторов весьма коротких импульсов. Представляет интерес также использование ЛБВ в качестве источника шумов для систем радиопротиводействия и измерительных установок СВЧ диапазона.

К числу менее обычных, но актуальных направлений относится создание ЛБВ, имеющих вместо обычного катода фотокатод или фотоумножительную систему. Такие фото-ЛБВ могут найти применение в приемниках оптической связи с использованием лазерного излучения, модулированного СВЧ колебаниями.

Немаловажное значение для дальнейшего развития ЛБВ типа О будет иметь уменьшение их габаритов и веса, повышение их механических свойств. Большую роль может играть дальнейшее усовершенствование методов фокусировки электронных потоков. Можно ожидать дальнейшего снижения уровня шумов во входных ЛБВ и повышения выходной мощности и КПД в мощных выходных ЛБВ.

В настоящее время большие перспективы имеет использование ЛБВ в качестве ботовых усилителей космической связи на искусственных спутниках Земли. Разработанные ЛБВ используются в выходных усилителях ретрансляторов космических аппаратов «Молния», «Радуга», «Глобус», «Луч», «Галс» и др.

1.2.  Принцип действия усилительных ламп с бегущей волной

В основе усилительных и генераторных ламп бегущей волны в широком смысле слова лежит длительное взаимодействие электронов с бегущей электромагнитной волной, распространяющейся в нерезонансной колебательной системе. Этим лампы бегущей волны значительно отличаются от приборов СВЧ, использующих резонансные колебательные системы, — триодов, клистронов и магнетронов. В лампах бегущей волны происходят те же основные электронные процессы, что и в других генераторных и усилительных приборах, группировка электронов и отдача энергии электронов, приобретенной ими от постоянного электрического поля, полю сверхвысокой частоты. Особенно близкими к лампам бегущей волны являются магнетроны.

Важным преимуществом ламп бегущей волны, как усилителей, является их широкополосность. В самом деле, во всех усилительных приборах с резонаторной колебательной системой рабочая полоса частот ограничивается нагруженной добротностью используемого колебательного контура или системы контуров. В лампах с нерезонансной колебательной системой этого основного ограничения не существует. Это же обстоятельство проявляется и при использовании ламп с длительным взаимодействием в качестве генераторов. Основным достоинством их является широкий диапазон электронной настройки, значительно превышающий лучшие результаты, которые могут быть получены с большинством генераторов резонансного типа.

Для длительного взаимодействия электронов с электромагнитным полем необходимо соблюдать условия фазового синхронизма, т. е. приблизительного совпадения скорости электронов υ0 с фазовой скоростью волны υф:

υ0 ≈ υф

При этом предполагается, что направление движения электронов совпадает с направлением фазовой скорости волны.

Поскольку скорость электронов всегда меньше скорости света с в свободном пространстве, условие синхронизма предполагает, что фазовая скорость взаимодействующей с электронами волны также меньше с. Это означает, что электроны должны двигаться в поле замедленной электромагнитной волны. В большинстве ламп бегущей волны используются замедляющие системы – волноведущие структуры, удовлетворяющие условию υф < с. Типичная величина коэффициента замедления составляет примерно от 2 до 50.

Как известно, поле периодических замедляющих систем содержит бесчисленное множество одновременно существующих прямых и обратных пространственных гармоник, имеющих различные фазовые скорости и бегущих по системе как в направлении движения электромагнитной энергии, так и в противоположном направлении. Подбирая скорость электронов υо и направление их движения, можно удовлетворить условию синхронизма для одной из пространственных гармоник. Таким образом, электронный поток может взаимодействовать как с прямыми, так и с обратными волнами.

Приборы, в которых электронный поток взаимодействует с основной прямой замедленной волной или с положительной пространственной гармоникой, называются лампами прямой волны. За этими приборами закрепилось название лампа бегущей волны или лампа с бегущей волной (сокращенно ЛБВ), несмотря на то, что лампами бегущей волны в широком смысле являются все приборы рассматриваемого класса. Приборы, в которых используется взаимодействие электронов с обратными волнами (отрицательными пространственными гармониками), появились позднее и получили название ламп обратной волны (сокращенно ЛОВ).

Отличительной особенностью ламп прямой волны является то, что направление движения электронов совпадает с направлением движения энергии по замедляющей системе. В лампах обратной волны электронный поток двигается навстречу потоку энергии. Эти особенности определяют расположение входа и выхода СВЧ сигналов. В лампах прямой волны вывод энергии расположен со стороны коллектора, в то время как в ЛОВ вывод энергии находится на конце замедляющей системы, обращенном к электронной пушке.

Лампы прямой и обратной волны подразделяются на две основные группы, различающиеся направлением и назначением постоянного магнитного поля: ЛБВ типа О и ЛБВ типа М.

В приборах типа О происходит преобразование кинетической энергии электронов в энергию СВЧ поля в результате торможения электронов этим полем. Магнитное поле в таких лампах направлено вдоль направления распространения пучка (продольное магнитное поле) и служит только для целей фокусировки прямолинейного электронного пучка. Такую же роль магнитное поле играет в пролетных клистронах. Поэтому клистроны, подобно ЛБВ и ЛОВ, также относятся к группе приборов типа О.

В приборах типа М в энергию СВЧ поля переходит потенциальная энергия электронов, смещающихся в результате многократного торможения и разгона от катода к аноду. Средняя кинетическая энергия при этом остается постоянной. Магнитное поле в таких приборах направлено перпендикулярно направлению распространения пучка (поперечное магнитное поле). Электроны в лампах М-типа двигаются в постоянных скрещенных электрическом и магнитном полях как в обычных магнеторных генераторах.

Далее в дипломной работе будет говориться только усилительные лампы бегущей волны О типа. Схематичное изображение устройства ЛБВ на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Схема устройства ЛБВ.

Принцип действия ламп бегущей волны (ЛБВ) основан на механизме длительного взаимодействия дрейфующего электронного потока с полем замедленной электромагнитной волны. Электронная пушка формирует электронный пучок с определенным сечением и интенсивностью. Скорость электронов определяется ускоряющим напряжением. Так же ускоряющее напряжение U0 обеспечивает требуемый синхронизм между электронами и волной, замедленной до скорости порядка 0.1 c. Движение энергии по замедляющей системе происходит в направлении движения электронов. С помощью фокусирующей системы создающей продольное магнитное поле, обеспечивается необходимое поперечное сечение пучка на всем пути вдоль замедляющей системы (ЗС).

Рис 1.2. Виды замедляющих систем

В случае фазового синхронизма начальный участок спиральной замедляющей системы ЛБВ выполняет функцию устройства, модулирующего электронный поток по скорости.

Рис. 1.3. Процесс взаимодействия в ЛБВ при точном синхро­низме:

а — в начальный момент t0; б — при t>t0

На данном рисунке качественно иллюстрируется процесс взаимодействия в ЛБВ при условии точного синхронизма, т. е. при υ0 ≈ υф. На первой части рисунка изображены распределения Ez, Iz и положение отдельных электро­нов в начале области взаимодействия (t=t0). Поскольку предвари­тельной группировки электронов в потоке нет, они расположены равномерно вдоль оси z и Iz =const. Соответственно равномерно распределены они и по фазам распространяющейся на входе вол­ны Е1. Силы, действующие на электроны, определяются фазой поля, в которой они находятся (направления сил указаны стрелками): на электроны 1, 6, 11 поле волны не оказывает действия (они рас­положены в узлах Еz); электроны 2—5 ускоряются, а электро­ны 7—10 тормозятся полем волны, причем ускоряющие и тормозя­щие силы различны по величине в зависимости от положения элек­трона.

Под действием этих сил электроны с течением времени начи­нают смещаться и в некоторый момент t>t0 распределение электро­нов примет вид, изображенный на второй части иллюстрации: электроны группи­руются вблизи электрона 5. За счет этого распределение заряда по длине пучка становится неравномерным и появляется переменная составляющая тока Iz. Эта составляющая возбуждает в замедля­ющей системе поле Ez, сдвинутое по фазе относительно «первичного» поля входного сигнала E1 на — π/2. Теперь на поток, переме­щаясь вместе с ним, действует уже суммарное поле Еz, имеющее большую, чем E1, амплитуду и имеющее некоторое смещение по фазе. Поскольку в режиме слабых сигналов (малые смещения элек­тронов) группировка нарастает пропорционально амплитуде поля, а изменение амплитуды поля пропорционально сгруппированному то­ку, можно ожидать, что для изменения амплитуды поля волны вдоль z имеет место закон, близкий к экспоненциальному.

Если υe = υф, то электроны группируются в области нулевого значения высокочастотного поля и электронный поток не обменивается энергией с бегущей волной. Если υe<υф, то электроны отстают от волны и группируются в области ускоряющего высокочастотного поля, которое сообщает электронам дополнительную скорость. В результате входной сигнал не усиливается, а ослабляется. Если υе > υф, то электроны, находящиеся в ускоряющем поле, приобретают ускорение и перемещаются в область тормозящего поля, где их движение замедляется. Следовательно, электроны будут сосредоточены в тормозящем поле и передадут частично свою кинетическую энергию бегущей волне. Амплитуда электромагнитной волны по мере распространения вдоль замедляющей системы будет возрастать. Поэтому необходимым условием усиления ЛБВ является такое соотношение между скоростями υе и υф, при котором скорость электронов υе немного превышает скорость электромагнитной волны.

Так как скорость электронов в процессе взаимодействия с полем будет уменьшаться, то по мере движения вдоль замедляющей системы сгустки электронов будут смещаться относительно бегущей волны. Необходимо такое различие в скоростях, чтобы за время движения сгустка вдоль всей длины замедляющей системы он не вышел из области тормозящего поля.

Образованные электронные сгустки наводят в той же спирали ток и создают тормозящее высокочастотное поле, обеспечивающее отбор энергии от электронного потока и усиление входного сигнала.

1.3. Параметры и характеристики ЛБВ

Основными параметрами и характеристиками ЛБВ являются:

1) коэффициент усиления ;

2) диапазон рабочих частот ;

3) коэффициент шума ;

4) максимальная выходная мощность.

Таблица 1.1 Основные параметры ЛБВ

Вид ЛБВ	fмакс/fмин	Ку, дб	Рвых, Вт	Uпит , В	Iлуча , мА
Малошумящие	1,1 ÷ 2,0	15 ÷ 35	10-3 ÷ 10-2	250 ÷ 1200	0,2 ÷ 1,5
Промежуточные	1,1 ÷ 4	25 ÷ 60	10-2 ÷ 1,0	600 ÷ 2000	1 ÷ 15
Малой мощности	1,5 ÷ 2	20 ÷ 60	1,0 ÷ 20	103 ÷ 4·103	25 ÷ 70
Средней мощности	1,5 ÷ 2	20 ÷ 35	20 ÷ 102	1,5·103 ÷ 4·103	50 ÷ 100
Большой мощности	1,5 ÷ 2	13 ÷ 30	≥102	2·103÷2·104	200 ÷ 2500

Максимальный коэффициент усиления ЛБВ со спиральной замедляющей системой зависит от постоянного ускоряющего напряжения. Реально достижимое значение коэффициента усиления ЛБВ средней и большой мощности составляет 30-50 дБ, то есть несколько ниже, чем у многорезонаторных клистронов (60 дБ). В маломощных ЛБВ коэффициент усиления может достигать 60 дБ.

Особенно ценным свойством ЛБВ является их широкополосность. Коэффициент усиления ЛБВ при неизменном ускоряющем напряжении может оставаться почти неизменным в широкой полосе частот — порядка 20 — 50 % от средней частоты. В этом отношении ЛБВ значительно превосходят усилительные клистроны, которые могут обеспечивать весьма высокое усиление, но имеют значительно более узкую полосу частот.

Еще одним преимуществом ЛБВ является то, что они обладают меньшим коэффициентом шума, чем другие лампы. Например, коэффициент шума в ЛБВ составляет 6-12 децибел, а в клистронах порядка 25 дб. Хотя это преимущество ЛБВ является менее принципиальным, однако оно имеет большое практическое значение.

Рабочая полоса частот ЛБВ частично определяется дисперсией замедляющей системы, т. е. изменением фазовой скорости замедленной волны в зависимости от частоты. При фиксированном ускоряющем напряжении U0 скорость электронов υ0 остается неизменной. Следовательно, чем слабее дисперсия замедляющей системы, тем шире диапазон частот, в пределах которого может удовлетвориться условие синхронизма электронов и волны.

Среди многих известных типов замедляющих систем наибольшую широкополосность обеспечивают спиральные системы.

Электроны, пролетая сквозь замедляющую систему, отдают часть своей кинетической энергии СВЧ полю, что приводит к уменьшению скорости электронов. Но при этом нарушается условие фазового синхронизма υe ≅ υф. Отсюда вытекает основное ограничение КПД ЛБВ, связанное с невозможностью отдачи всей кинетической энергии электронов СВЧ полю: электронные сгустки смещаются из области тормозящего поля в область ускоряющего.