-H-b

Рис. 15.9. Зависимость частоты и мощности колебаний клистрона от потенциала

отражателя

= (1+3/4) Г и т. д. Чем больше отрицательное напряжение на отражателе, тем меньше время пролета и меньше номер рабочей зоны (рис. 15.9, а).

Мощность колебаний (рис. 15.9,6) наибольшее значение имеет в каждой зоне при оптимальном времени пролета, когда сгустки электронов испытывают наибольшее торможение.

При заданном значении С/р наибольшая колебательная мощность Рмакс в зоне (см. рис. 15,9,6) определяется степенью группирования электронов и зависит от амплитуды переменного напряжения и пролетного времени. При большом тцр лучшее группирование электронов можно получить при меньшем напряжении на сетках. Если Тпр мало, электроны успеваю хорошо сгруппироваться лишь нри больших амплитудах напряжения на сетках. В первой зоне это требование реализуется лишь при высокой добротности резонатора.

Генерируемая клистроном мощность зависит также от нагрузки, которую можно изменять вращением петли связи. Существует оптимальное значение нагрузки, при которой группирование электронов будет наилучшим, а генерируемая и выходная мощности - наибольшими.

Электронная настройка (изменение частоты) в широких пределах может осуществляться перестройкой резонатора, а в небольших- изменением напряжения на отражателе (см. рис. 15.9, а). Изменение частоты Д/ в первой рабочей зоне относительно собственной частоты резонатора /о при изменении напряжения на отражателе f/oTpi на величину ±t/oTp показано на рис. 15.9, а. Из графиков следует, что в зоне с большим номером изменение частоты больше.

Электронная настройка характеризуется крутизной и ее диапазоном.

Крутизна кривой электронной настройки 5эл (МГц/В) в центре зоны определяется отношением изменения частоты Д/ к вызвавшему его изменению напряжения AUo на отражателе:

5эл=А Д£/о = /ое/2д„£1. где Qe - добротность нагруженного резонатора;

6 = соТпр - угол пролета;

со - угловая частота генерирующих колебаний; Ei = U-p + Uo - результирующий потенциал;

Up я Uo - напряжения на резонаторе и отражателе.

Крутизна кривой электронной настройки растет с увеличением номера зоны и частоты колебаний. На частоте 3000 МГц изменение напряжения на отражателе на 1 В вызывает изменение рабочей частоты на (0,02-0,03)%- Изменение напряжения на отражателе сопровождается изменением не только частоты, но и выходной мощности (см. рис. 15.9,6).

Диапазон электронной настройки (см. рис. 15.9, а) охватывает полосу частот рабочей зоны, в пределах которой выходная мощность в зоне уменьшается в 2 раза относительно ее максимального

значения jмакс

в центре зоны. Например, во 2-й зоне (п = 2) диапазон электронной настройки 2Д/= (0,005-f 0,01)fo-

Типы отражательных клистронов. Различают отражательные клистроны с внешним резонатором (рис. 15.10), имеющие стеклянную вакуумную оболочку, и клистроны с внутренним резонатором, находящимся в его металлической вакуумной оболочке.

В клистроне с внешним резонатором механической перестройкой резонатора можно в широких пределах изменять частоту генерируемых колебаний. На практике используют две-три зоны генерации. В пределах зоны возбуждения электронную настройку частоты в небольших пределах производят изменением напряжения на отражателе. Таким образом можно стабилизировать частоту клистронного генератора или модулировать (по частоте) его колебания. Клистроны с внешним резонатором успешно работают в дециметровом и сантиметровом диапазонах волн.

Клистроны с внутренним резонатором обладают меньшим диапазоном перестройки (около ±10%). Настройку частоты этих клистронов производят изменением расстояния между диафрагмами, образующими внутренний резонатор. В результате этого увеличивается емкость контура и уменьшается частота генерируемых колебаний. Клистрон с

Рис. 15.10i. Отражательный клистрон с внешним резонатором:

/ - подогреватель; 2 - катод; 3 - фокусирующий электрод; 4 - ускоряющая сетка; 5 - петля связи; 6 - отвод энергии; 7 - отражатель; 8 - резонатор; 9 - сетка резона-тьра; 10 - элемент настройки

внутренним резонатором выпускают для работы в сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн. Параметры некоторых отражательных клистронов приведены в табл. 15.2.

Область применения. Отражательные клистроны широко используются в схемах маломощных генераторов (гетеродинов приемников, задающих генераторов передатчиков) радиорелейной, радиолокационной и радиоизмерительной аппаратуры дециметрового и сантиметрового диапазонов волн.

§ 15.4. Лампы бегущей волны

Действие ламп бегущей волны (ЛБВ) основано на непрерывном взаимодействии сфокусированного потока электронов с полем электромагнитной волны, при котором обеспечивается больший энергетический эффект взаимодействия, чем в резонаторах клистрона. В основном ЛБВ применяются в качестве широкополосных усилителей.

Устройство (рис. 15.11). В стеклянном баллоне / лампы помещен электронный прожектор, состоящий из катода 2, управляющего электрода 3 и двух цилиндрических анодов А! и А2. При помощи электрического поля, действующего между анодами Л/ и А2, электронный прожектор создает в лампе сфокусированный электронный поток, который движется вдоль оси замедляющей системы, выполненной в виде спирали 4, и собирается коллектором 9.

В лампе применена магнитная фокусировка луча. Для этой цели на баллон лампы надета фокусирующая катушка 7, питаемая постоянным током, создающим в лампе продольное магнитное поле. На концах лампы помещены дополнительные фокусирующие катушки 8, улучшающие фокусировку электронного луча. Концы спирали 5 и 6 выполняют роль миниатюрных спиральных антенн, при помощи которых лампа связана с входным и выходным волноводами. Согласование входного и выходного волноводов с лампой осуществляется при помощи поршней 10 и 12.

Лампу помещают в диамагнитный латунный цилиндр , который совместно со спиралью лампы образует коаксиальную линию. С обоих концов спираль лампы соединена с металлическими кольцами длиной Х/4, которые вместе с наружным цилиндром 11 обра-