Разработка генераторно-усилительного модуля 3-см диапазона, страница 6

4. Такой ток катода соответствует ограничениям для обеспечения приемлемого срока службы клистронного усилителя. Плотность тока с катода не должна превышать 30 А/см²

j== 26.8  А/см²

5. Для получения максимального КПД клистрона сопротивление выходного резонатора (R_вых) в полосе усиливаемых частот должно быть ориентировочно равно сопротивлению электронного потока (R_o)

R_вых =ρQ_н,     R_o=U_o/I_o,

где    ρ   -  характеристическое сопротивление выходного резонатора.

         Q_н - нагруженная добротность выходного резонатора, определяемая по формуле:

Q_н=1/ Δf(%)

Таким образом, получаем, что ρ выходного резонатора данного прибора для получения максимального КПД должно быть не менее 57 Ом.

6. Несовершенство формы электронных лучей и погрешности изготовления резонаторов заставляют подстраивать активные резонаторы в рабочем режиме. Устройство подстройки представляет собой тонкую (обычно 0.15-0.2 мм) мембрану из константана, расположенную в центральной области резонатора и прогибаемую внешним механизмом. Рабочим элементом механизма настройки служит припаянный к мембране винт и гайка, зажатая между двумя плоскостями (см.Рис.3).

Рис.3 Эскиз системы подстройки резонаторов

7.  В выходном волноводном тракте с помощью индуктивного стержня организован пассивный резонатор (Рис.4) для подъёма частотной характеристики на краях полосы. Стержни пригодны на сравнительно длинных волнах и при очень широких полосах, когда галтели припоя у мест пайки с широкими стенками волновода заметно не влияют на коэффициент связи и резонансную частоту. Для подстройки пассивного резонатора по частоте применяется припаянный к одной из широких стенок волновода короткий отрезок медной проволоки.

8. Волноводы внутри клистрона заканчиваются баночными окнами выводов энергии (см.Рис.5)

2.3 Структура клистронного усилителя

Клистрон как электровакуумный резо­нансный усилитель состоит из нескольких узлов, кото­рым посвящены следующие разделы:

Ø Резонансная система для преобразования энергии электронного потока в энергию выходного сигнала.

Ø Катодно-подогревательный узел для создания свободных электронов.

Ø Электронная пушка для формирования электронного потока.

Ø Магнитная система для удержания формы электронного потока в эквипотенциальном пространстве.

Ø Коллектор для рассеяния мощности отработанного электронного потока.

Ø Высокочастотные окна для отделения вакуумной части резонансной системы от внешней схемы.

В течение многих лет многими авторами проводилась большая работа по аналитическому расчёту процессов, происходящих в этих узлах. В настоящее время все они обеспечены расчётными программами разной степени совершенства и в разной степени освоенными. Экспериментальная работа требуется по тем узлам, параметры которых зависят от материалов с недостаточно хорошо известными характеристиками.

Вследствие того, что распространённость усилительных клистронов не такая широкая, как транзисторов или резисторов, а также вследствие сложности процессов, описывающих их работу, не существует методов глобального проектирования и оптимизации их конструкции и по-прежнему большое значение имеют эвристические способности и производственный опыт разработчика.

В данном клистронном усилителе максимально использованы материалы и опыт ранее сделанных разработок, технология изготовления соответствует имеющемуся оборудованию.