6. Функціональна схема, принцип дії. Основні співвідношення . Які описують роботу помножувача частоти на пролітному клістроні. Конструктивно-технологічні особливості та застосування.

Будова дворезонаторногопролітногоклістроназображений на рис. 1(питання 4). Електроннагармата (1,2,3) створюєвузькийелектроннийпотікізвисокоющільністюпросторового заряду. Для більшоїконцентраціїпроменя, тобто для зменшенняйогорадіальногорозміру, за допомогоюсоленоїда (9) створюєтьсяпостійнемагнітне поле, спрямованеуздовжелектронного потоку. Рис.1Електроннийпотік проходить через два резонатори (5) і (7), розділених простором дрейфу (6), у якому практично відсутнєвисокочастотне поле. Післяпроходження другого резонатора (7) електроннийпотікпопадає на анод (8), де виділяєзалишкисвоєїенергії у вигляді тепла. На електрод, щоприскорює, (4) подаєтьсянапруга,величина якої в залежностівідпотужностіпролітногоклістроналежить у межах відсотень вольт до сотенькіловольт. Як вхідний (5) і вихідний (7) резонатори часто застосовуютьсяпрямокутні і з коаксіальноюсиметрією (тороїдальні, біциліндричні, коаксіальні) резонатори. У малопотужнихклістронах для забезпеченняефективноївзаємодіїелектронного потоку з полем резонатора в ємкіснійчастині резонатора встановлюютьсяспеціальнісітки. У потужнихпролітнихклістронах для збільшеннякоефіцієнтакорисноїдії, замістьсіток, встановлюютьпролітні труби.При роботіклістрона як підсилювачависокочастотнанапругаподається на вхідний резонатор (5) за допомогоюспеціальнихелементів, наприклад, петель зв'язку. Вихіднапотужністьвиводиться з вихідного резонатора (7) також за допомогоюелементівзв'язку. Для зручностіексплуатаціїусювисокочастотнучастину, включаючирезонатори, заземлюють, однак при цьому катод клістроназнаходитьсяпідвисокою (до сотенькіловольт) напругою, щовизначаєпідвищенівимоги до ізоляції катода щодорезонаторів. Як і всякий підсилювач, пролітний клістрон може бути перетворений в автогенератор шляхом введення позитивного зворотного зв'язку між вихідним і вхідним резонаторами, тобто шляхом їхнього з'єднання хвилеводною лінією такої довжини, при якій буде забезпечуватися умова балансу фаз на робочій частоті. Якщо ж вихідний резонатор настроїти на частоту, кратнучастотівхідного сигналу, то клістроннийпідсилювачможнавикористовувати як помножуваччастоти.

7. Функціональна схема, принцип дії, основні співвідношення, які описують роботу відбивного клістрона. Конструктивно-технологічні особливості та застосування.

р ис.1.

Рис. 2.

Призначення: генератор НВЧ коливань малої потужності (десятки мВт до одиниць Вт)

Відбивний клістрон (рис.1) складається з катода (1), прискорюючого електрода (2), резонатора (3) і відбивача (4). На резонатор відносно катода подається позитивна прискорювальна напруга від джерела , а на відбивач – негативна гальмуюча напруга від джерела .Під дією прикладеної між катодом і резонатором напруги електронний потік, прискорюючись, здобуває від сіток резонатора (3) швидкість, рівну . Електрони, що пролітають крізь сітки резонатора, наводять струм, частота коливань якого дорівнює власній частоті резонатора. Наявність коливань струму в резонаторі приводить до утворення гармонійної напруги між його сітками: , отже, до утворення електричного поля НВЧ.

Простір між сітками резонатора є областю взаємодії електронного потоку і поля НВЧ.

Електрони, що рухаються в прямому напрямку від катода до відбивача, пролітаючи область взаємодії, випробують дію поля НВЧ. У результаті цього відбувається модуляція за швидкістю. Розглянемо процес модуляції за швидкістю на просторово-тимчасовій діаграмі (рис.2).

Тому що електрони мають різну швидкість і пролітають різні відстані, то за певних умов вони можуть повернутися в резонатор одночасно, тобто може відбутися групування електронів за щільністю (утворення згустків і розріджень електронного потоку). Якщо згусток електронів, що утворився, потрапляє в простір взаємодії в момент, коли діє гальмуюче поле НВЧ, електрони віддають частину своєї енергії, збільшуючи енергію поля НВЧ. Варто врахувати, що поле НВЧ, що є прискорюючим для електронів, що летять від катода, для електронів, що летять від відбивача до резонатора, буде гальмуючим.

Момент повернення згустків електронів до резонатора повинен збігатися з максимальним значенням електричної складової гальмуючого поля НВЧ. Це досягається шляхом зміни напруги на відбивачі клістрона.

Спочатку утворені слабкі загасаючі коливання в резонаторі підсилюються за рахунок енергії, що віддається електронними згустками, і при виконанні умови стаціонарності в резонаторі встановлюються незатухаючі коливання.

Оптимальний час прольоту центру ел. згустка в просторі групування по відношенню до центру високочастотного зазору:

Настройка частоти відбувається зміною напруги на відбивачі.

Умова самозбудження відбивного клістрона: кут прольоту ел.

Коливальна потужність

-активна провідність резонатора на частоті, яка близька до резонансної частоти

-активна провідність навантаження, яка порахована по відношенню до зазору

+ + =0 – баланс амплітуд – баланс фаз

У кого на экзамене будет этот билет, открываем конспект и на свое усмотрение переписываем еще много непонятных формул по этой теме

Висновок: відбивний клістрон являє собою малопотужний автогенератор, широко застосовуються в різних пристроях НВЧ як гетеродини приймачів, генераторів у малопотужних передавачах, у вимірювальній апаратурі. Перевагами відбивних клістронів є простота їхньої конструкції і настроювання, можливість електронної перебудови частоти. До недоліків варто віднести їхній малий коефіцієнт корисної дії (менше 3 %) і малу вихідну потужність (не більше одиниць ватів).