Расчет АЧХ клистрона производится по дисковой модели. Сущность модели такова: электронный поток считается разбитым на конечное число дисков в пределах одной электронной длины волны λ. Предполагается, что диски могут проходить один через другой. Анализ явлений, происходящих в УК, производится на основании численного интегрирования нелинейных уравнений движения дисков в заданных полях пространства взаимодействия.
Силы взаимодействия между дисками определяются с помощью функций Грина на основании решения электростатических задач с учётом конечных размеров диаметров электронного потока и пролётных труб. Дисковая модель является одномерной. Предполагают, что диски равномерно заряжены, имеют радиус меньше радиуса трубы дрейфа и располагаются перпендикулярно оси прибора.
Исходными данными для расчёта по программе «Svetlana» являются:
- режим работы клистрона (напряжение катода U0, ток катода I0, центральная частота сигнала f0, радиус пролётных отверстий, число пролётных отверстий, заполнение пролётных отверстий потоком, число резонаторов и входная мощность)
- нагруженные добротности резонаторов;
- собственные добротности резонаторов;
- резонансные частоты резонаторов;
- характеристические сопротивления резонаторов;
- геометрические размеры резонаторов.
Расчёт резонансной системы УК
Выбор конструкции основных узлов УК
Определение
Учитывая, что КПД широкополосного УК находится на уровне (20÷30)%, для получения мощности 5 КВт ориентировочное значение тока
I0≈5А.
Сопротивление электронного потока
R0=U0/I0=1200 Ом.
Для получения максимального КПД сопротивление выходного резонатора также должно быть равно
Rвых≈1200 Ом.
Следовательно для получения полосы усиливаемых частот
Δf0=200 МГц
нагруженная добротность выходного резонатора должна быть
Qн=f0/Δf0=15
а характеристическое сопротивление
ρ=Rвых/Qн=80 Ом
Определение основных размеров резонаторов прибора.
Зная параметры электронной оптической системы прибора можно определить размеры области взаимодействия, и по указанной аналитической программе определить необходимые для оптимальной работы размеры резонаторов и их характеристическое сопротивление.
Определение параметров электронной оптической системы УК.
Общий микропервеанс электронного потока
P=I0/U03/2 =5/60003/2 ≈ 10.5 мкА/В3/2
Оптимальное значение микропервианса для одного луча ориентировочно составляет 0.5 мкА/В3/2. Следовательно, в рассматриваемом приборе электронный поток должен быть многолучевым. Кроме того приведённый радиус пролетной трубы для одного луча дожжен быть
γ*r<1.0 , где
γ - постоянная распространения; γ=3π/λ*U00.5= 0.41 рад/мм
В качестве расчётной была принята 19-лучевая электронно-оптическая система, с диаметром одного канала 2.5 мм. Такая система была применена в одном из ранее разработанных приборов и имеет необходимое оборудование для изготовления.
В этом случае микропервеанс одного луча
P1=10.5/19=0.51 мкА/В3/2
γ*r=0.51 рад
γ*b=0.25 рад,
где b- радиус луча b=0.5*r.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.