Пролетные клистроны требуют принудительного охлаждения, хотя есть и клистроны с естественным охлаждением. Реально достигнутые КПД при настройке второго резонатора на вторую гармонику 74%.
Диапазон рабочих частот:
1) для импульсных клистронов : 0.2 - 18 ГГц;
2) для непрерывных клистронов : 0.2 - 36 ГГц.
Полоса пропускания пролетных клистронов определяется колебательными системами. Использование колебательных систем с длительным взаимодействием, позволило построить пролетные широкополосные клистроны.
Применение усилительных клистронов
Импульсные : в радиолокационных станциях; в линейных ускорителях элементарных частиц; в системах дальней связи с импульсной модуляцией.
Непрерывные: в радиопередатчиках РПУ; в телевизионных станциях; в установках СВЧ нагрева; в допплеровских РЛС.
ФОМЭ: Лекция 6. ОТРАЖАТЕЛЬНЫЙ КЛИСТРОН
Отражательные клистроны являются маломощными генераторами СВЧ
и широко применяются в различных областях радиотехники. Принципиальное устройство отражательного клистрона показано на рис. 10. Основными его частями являются: 1 - электронная пушка, состоящая из катода и фокусирующего электрода; 2 - объемный резонатор; 3 - отражатель.
Рис. 10
На резонатор относительно катода подается положительное ускоряющее напряжение Uo, на отражатель тормозящее Ur. "Заземляться" могут как резонатор, так и катод прибора в зависимости от конкретной конструкции клистрона. Если резонатор имеет гальванический контакт с выходным трактом, то он должен быть обязательно "заземлен". На рис.10 приведено примерное распределение потенциала в пространстве между электродами клистрона. На расстоянии l0 от резонатора имеется плоскость нулевого потенциала. Когда клистрон возбужден, в плоскости нулевого потенциала будут изменять направление своего движения электроны, которые не взаимодействовали с полем резонатора.
Принцип действия
Поток электронов, ускоренный положительным напряжением резонатора U0, проходит через резонатор. Если между сетками резонатора имеется установившееся напряжение колебаний высокой частоты (слабые колебания всегда существуют из-за наличия шумовых флуктуаций), тогда высокочастотное электрическое поле резонатора модулирует электронный поток по скорости. Двигаясь по инерции электроны поступают в пространство резонатор - отражатель (пространство группирования), где испытывают торможение, поскольку на отражателе имеется отрицательный потенциал. После полной остановки электроны изменяют направление своего движения и возвращаются обратно, проходя второй раз между сетками резонатора. Так как ускоренные полем СВЧ электроны находятся в пространстве группирования более длительное время, то на обратном пути к резонатору они сближаются с замедленными электронами, вышедшими из резонатора позже. В результате в электронном потоке, возвращающемся в резонатор, образуются сгустки электронов. Таким образом, модуляция по скорости переходит в модуляцию по плотности электронного потока.
Для поддержания колебаний в резонаторе необходимо, чтобы сгустки электронов проходили через резонатор в такие моменты времени, когда поле между сетками является для них тормозящим. При этом кинетическая энергия движения сгустков будет переходить в энергию электромагнитных колебаний.
Процесс группирования в отражательном клистроне может быть представлен наглядно на пространственно - временной диаграмме движения электронов (рис. 11). Приход сгустков в тормозящую фазу будет выполняться при:
t0= T( n + 3/4); Ф0 = w0 t0 = 2p( n + 3/4) [рад] , где Т- период колебаний СВЧ;
w - частота колебаний;
t0 - время пролета электронов от резонатора к отражателю и обратно к резонатору;
Ф0 - угол пролета;
n = 0,1,2,3...- целое число, которое соответствует номеру зоны генерации.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.