Эти импульсы наводят ток в выходном резонаторе. Резонатор возбуждается током только на своей резонансной частоте и энергия луча на этой частоте идёт в резонатор как выходной сигнал. В электронном потоке имеет место взаимодействие, отталкивание электронов друг от друга, поскольку у них один и тот же заряд. Поэтому вышеупомянутая картина несколько нарушается и сгустки приобретают колоколообразную форму, а электроны теряют свою группирующую относительную скорость (относительно центра сгустка). Это не позволяет получать предельно узкие сгустки с высоким содержанием гармоник, что снижает коэффициент полезного действия, но уменьшает разброс скоростей электронов в пределах сгустка, что благоприятно для отбора энергии.
2.2 Компановка клистронного усилителя
Рассмотрим основные соотношения и ограничения, возникающие при расчете и конструировании многолучевого усилительного клистрона [5].
1. Размер рисунка отверстий вдоль коаксиальной линии не должен превышать 0.1-0.15 длины волны сигнала, чтобы по этому размеру обеспечивался достаточно небольшой перепад высокочастотного напряжения. При превышении этого размера увеличивается изменение сопротивления резонатора по площади пространства взаимодействия. Это приводит к разным высокочастотным напряжениям – например, больше оптимальных в центре и меньше оптимальных на краях. В результате не получается одинаковый режим взаимодействия и снижается коэффициент полезного действия прибора.
Размер центрального проводника и рисунка отверстий в поперечном направлении выбирается так, чтобы сохранить желаемый вид колебаний. При приближении этого размера к половине длины волны связь между полями зазоров теряется и повышается опасность возникновения колебаний на синфазном виде колебаний.
Исходя из приведенных выше соображений для данного прибора (l=3.2 см) был выбран следующий рисунок отверстий (Рис.2):
Рис.2 Эскиз коаксиального резонатора
Расстояния между отверстиями обеспечивают теплоустойчивость клистрона при реальном прохождении тока катода на коллектор и его оседании, особенно в динамическом режиме, на детали выходного резонатора.
2. Диаметр пролётных отверстий выбирают по нормированной к электронной волне величине радиуса отверстия, то есть в зависимости от длины волны сигнала и напряжения электронного потока. Эта величина обычно находится в пределах 0.7-1 рад, что обеспечивает почти максимальный коэффициент полезного действия и усиление.
Для данного клистрона был выбран радиус пролетного отверстия 0.5 мм, исходя из того, что:
βе 0.5= 0.67 (рад),
где βе - постоянная распространения:
= 1.34 (рад/см),
где Uo - напряжение катода (В)
(для данного клистрона напряжение катода Uo=5.5 кВ, как и полоса усиливаемых частот Δf=4.2% и выходная мощность Рвых=4 кВт, были определены предприятием-заказчиком).
3. Учитывая, что реальный КПД широкополосных усилительных клистронов ориентировочно находится на уровне 15-20%, величина подводимой мощности (Ро) составит:
Ро =Pвых/0.175=Uo Io=22 кВт
Тогда ток катода Iо при напряжении Uo=5.5 кВ составит примерно:
Iо=4 А
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.