Уважаемые коллеги! Предлагаем вам разработку программного обеспечения под ключ.
Опытные программисты сделают для вас мобильное приложение, нейронную сеть, систему искусственного интеллекта, SaaS-сервис, производственную систему, внедрят или разработают ERP/CRM, запустят стартап.
Сферы - промышленность, ритейл, производственные компании, стартапы, финансы и другие направления.
Языки программирования: Java, PHP, Ruby, C++, .NET, Python, Go, Kotlin, Swift, React Native, Flutter и многие другие.
Всегда на связи. Соблюдаем сроки. Предложим адекватную конкурентную цену.
Заходите к нам на сайт и пишите, с удовольствием вам во всем поможем.
ФОМЭ: Лекция 5 . усилительные КЛИСТРОНЫ
Клистронами называют СВЧ электронные приборы, использующие принцип скоростной модуляции электронного потока и содержащие один или несколько объемных резонаторов. Клистроны применяются для усиления, генерирования и умножения частоты СВЧ колебаний. Их колебательные системы узкополосные, и перестройка в широком диапазоне частот производится механически, изменением геометрических размеров резонаторов.
Уcтройство и принцип действия
Схема двухрезонаторного пролетного клистрона приведена на рис.1.:
1 - нить накала; 2 - катод; 3 - изоляторы; 4 - труба дрейфа; 5 - входной резонатор;6 - выходной резонатор; 7 - коллектор; 8 - вход СВЧ сигнала; 9 - выход СВЧ сигнала; 10-поток электронов.
Рис. 1
В первом резонаторе поток модулируется по скорости. Его называют модулятором. В трубе дрейфа происходит группирование электронов и модуляция по скорости преобразуется в модуляцию по плотности. Металлическая труба дрейфа экранирует поток электронов от внешних электрических полей. На рабочей частоте труба дрейфа обладает свойствами запредельного волновода, т.е. СВЧ поле в трубе дрейфа распространяется с большим затуханием, спадая экспоненциальному закону. Это исключает возможность самовозбуждения, т.е. отсутствует внутренняя связь между входом и выходом.
В выходном резонаторе кинетическая энергия сгустков преобразуется в энергию СВЧ поля. Его называют улавливателем. Если необходимо пролетный клистрон использовать в качестве генератора, следует применить внешнюю цепь ОС, которая представляет собой последовательное соединение фазовращателя и аттенюатора. Процесс группирования электронов удобно представить пространственно - временной диаграммой (рис. 2).
Рис. 2 |
В нижней части изображено изменение напряжения между сетками первого резонатора. Верхняя часть диаграммы иллюстрирует движение электронов в пространстве дрейфа. Линии движения ускоренных электронов наклонены к оси абсцисс под большим углом. Линии движения электронов, прошедших зазор резонатора во время тормозящего поля, образуют с осью абсцисс меньший угол. Не получили ускорения электроны 1, 5, 9. Соответствующие им линии движения параллельны. Параллельны и линии соответствующие замедленным электронам 2 и 4. Но более всего получил торможение электрон 3 (его характеристика самая пологая). Линии движения электронов 6 и 8 также параллельны. Они ускорены, но самый скоростной электрон - 7.
Можно заметить, что электроны группируются в некотором объеме и группирование не идеальное (нет такой плоскости, где, все электроны сошлись бы в одной точке). В плоскостьb электроны приходят с некоторым запозданием относительно плоскости a. Во-первых, это говорит о том, что место расположения второго резонатора имеет некоторую протяженность. Во-вторых, раз группирование не идеальное, то это значит, что получить максимальную энергию от потока невозможно.
Вместе с тем, теоретический анализ позволяет найти такой вид входного напряжения, который мог бы сделать группирование 100%. Наибольшую мощность в выходном резонаторе дает d-импульс тока, из сигнала которого можно выделить первую гармонику основной частоты. Но возникает проблемы получения входного напряжения сложной формы на практике. Теоретически можно взять нелинейные элементы и обогатить спектр сигнала (добавить высшие составляющие). Однако в приборах с кратковременным взаимодействием обязательно использование высокодобротных резонаторов, так как только они могут обеспечить эффективное взаимодействие достаточно большого по амплитуде электромагнитного поля и электронного потока.
На расстоянииz=a ... z=b происходит группирование одних электронов в сгусток, в то время, как другая часть электронов разгруппировывается. В дальнейшем, в результате сохраняющегося различия скоростей начинается разгруппирование сгустков электронов.
Мощность колебаний, установившихся во втором резонаторе, превышает мощность колебаний, подводимых к модулятору: происходит усиление СВЧ сигнала за счет энергии источника постоянного напряжения. Электронный поток служит для передачи этой энергии переменному полю второго резонатора, а процесс модуляции электронов по скорости и группирования их в сгустки необходим для рациональной передачи этой энергии .
Электроны, входящие в зазор модулятора двухрезонаторного клистрона со скоростью V0 = Ö2eU0/m, ускоряются или замедляются в соответствии с мгновенным значением переменного напряжения u=U1msin(wt). Поэтому для скорости электрона, прошедшего сетки модулятора, можно записать выражение:
V1 = Ö2e( U0 + U1m sin wt)/m = V0 Ö1 + (U1m sin wt)/U0 . (1)
Так как U1m << U0, то (U1msin(wt))/U0 << 1. Конечное время пролета электронов между сетками модулятора влияет на процесс модуляции электронного потока.
Уважаемые коллеги! Предлагаем вам разработку программного обеспечения под ключ.
Опытные программисты сделают для вас мобильное приложение, нейронную сеть, систему искусственного интеллекта, SaaS-сервис, производственную систему, внедрят или разработают ERP/CRM, запустят стартап.
Сферы - промышленность, ритейл, производственные компании, стартапы, финансы и другие направления.
Языки программирования: Java, PHP, Ruby, C++, .NET, Python, Go, Kotlin, Swift, React Native, Flutter и многие другие.
Всегда на связи. Соблюдаем сроки. Предложим адекватную конкурентную цену.
Заходите к нам на сайт и пишите, с удовольствием вам во всем поможем.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.