Фиксированные рабочие частоты обеспечиваются синтезатором, входная мощность для клистрона обеспечивается промежуточным усилителем, а выходная мощность и ее неравномерность обеспечиваются клистроном.
Напряжение индикатора подбирают при настройке модуля, меняя связь детекторной секции с выходным волноводом.
Время готовности, наработка на отказ и срок службы обеспечиваются также клистроном, поскольку полупроводниковые элементы имеют значительно лучшие характеристики.
ГЛАВА 2
Принцип работы и структура клистронного усилителя
2.1 Принцип работы клистронного усилителя
Работа клистрона, как и любого усилителя, основана на преобразовании энергии постоянного напряжения в энергию высокочастотных колебаний.
Параметры клистрона определяются процессами взаимодействия электронного потока с электромагнитными полями в зазорах и группировкой в пролетных трубах.
Принцип действия клистрона состоит в следующем. Свободные электроны испаряются с поверхности нагретого подогревателем катода и ускоряются в электронной пушке между катодом и анодом, на который подаётся напряжение катода, в то время как анод заземлён. Электронный поток по инерции, но с помощью радиально ограничивающего магнитного поля, проходит через резонансную систему до коллектора (Рис.1).
Рис. 1 Схема клистрона
Электроны ускоряются постоянным электрическим полем, отбирая у поля энергию, и отдают часть этой энергии высокочастотному полю при торможении в нем. КПД усилителя определяется тем, на сколько эффективно происходит процесс торможения.
Чтобы получить высокий КПД необходимо добиться появления достаточно большой составляющей конвекционного тока на участке прибора, где происходит взаимодействие электронов с высокочастотным полем. При этом количество электронов, испытывающих торможение, превышает количество электронов, испытывающих ускорение. Эффективность торможения электронов зависит от амплитуды высокочастотного поля.
Резонансная система представляет собой набор объёмных проходных резонаторов, настроенных на различные частоты. Зазор в области максимального электрического поля резонатора служит пространством взаимодействия с электронным потоком.
Электроны на входе в зазор первого резонатора имеют постоянную скорость, определяемую разностью потенциалов между катодом и анодом. Таким образом, ускорение электронов и, следовательно, передача энергии электронному потоку от источника постоянного напряжения происходит на участке прибора, где нет высокочастотных полей.
При помощи внешнего генератора в первом, входном резонаторе клистрона возникают электромагнитные колебания. Электроны, пролетающие через зазор резонатора, взаимодействуют в этом участке с высокочастотным электрическим полем. В течение периода высокой частоты часть электронов ускоряется, а другая замедляется. Таким образом, в пространстве взаимодействия первого резонатора входная мощность модулирует электроны по скорости.
В пролетной трубе, соединяющий первый и второй резонаторы, электронный поток не испытывает действия внешних сил. Наличие переменной составляющей скорости электронов приводит к тому, что плотность электронного потока перераспределяется, т.к. ускоренные электроны начинают догонять замедленные, влетевшие в трубу несколько раньше. В пролётных трубах ускоренные электроны обгоняют заторможенные и образуются сгустки электронов, которые в следующем резонаторе наводят ток и на них снова возникает высокочастотное напряжение.
Вследствие группировки, у конвекционного тока в зазоре второго резонатора появляется переменная составляющая, достаточная, чтобы вызвать заметный наведенный ток в цепи резонатора. В последующих резонаторах электроны наводят токи, возбуждают высокочастотное напряжение, и электроны снова модулируются по скорости.
От каскада к каскаду сгустки уплотняются и у выходного резонатора они напоминают δ-функцию и выглядят как последовательность импульсов, имеющая частотное содержание в виде основной и всех остальных гармоник.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.