13. Резонаторі системи пролітних клістронів,їх конструктивно технологічні -особливості

Будова дворезонаторного пролітного клістрона зображений на рис. 3.2.

Електронна гармата (1,2,3) створює вузький електронний потік із високою щільністю просторового заряду. Для більшої концентрації променя, тобто для зменшення його радіального розміру, за допомогою соленоїда (9) створюється постійне магнітне поле, спрямоване уздовж електронного потоку.

Е лектронний потік проходить через два резонатори (5) і (7), розділених простором дрейфу (6), у якому практично відсутнє високочастотне поле. Після проходження другого резонатора (7) електронний потік попадає на анод (8), де виділяє залишки своєї енергії у вигляді тепла. На електрод, що прискорює, (4) подається напруга , величина якої в залежності від потужності пролітного клістрона лежить у межах від сотень вольт до сотень кіловольт.

Як вхідний (5) і вихідний (7) резонатори часто застосовуються прямокутні і з коаксіальною симетрією (тороїдальні, біциліндричні, коаксіальні) резонатори.

У малопотужних клістронах для забезпечення ефективної взаємодії електронного потоку з полем резонатора в ємкісній частині резонатора встановлюються спеціальні сітки. У потужних пролітних клістронах для збільшення коефіцієнта корисної дії, замість сіток, встановлюють пролітні труби.

При роботі клістрона як підсилювача високочастотна напруга подається на вхідний резонатор (5) за допомогою спеціальних елементів, наприклад, петель зв'язку. Вихідна потужність виводиться з вихідного резонатора (7) також за допомогою елементів зв'язку. Для зручності експлуатації усю високочастотну частину, включаючи резонатори, заземлюють, однак при цьому катод клістрона знаходиться під високою (до сотень кіловольт) напругою, що визначає підвищені вимоги до ізоляції катода щодо резонаторів.

14. Резонаторні снстемн відбивних клістронів,їх конструктивно-технологічні особливості.

Відбивний клістрон (рис. 3.11) складається з катода (1), прискорюючого електрода (2), резонатора (3) і відбивача (4).

Рис. 3.11.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. 3.12).

Електрони 1, 2, 3 потрапляють у простір між сітками в різні моменти часу зміни поля НВЧ. Так електрон 1, потрапляючи в позитивний напівперіод поля, збільшує свою початкову швидкість до значення , електрон 3, потрапляючи в негативний напівперіод поля, трохи гальмується і здобуває швидкість електрон 2 потрапляє в область взаємодії в момент часу, коли , і не змінює своєї швидкості: Тобто електронний потік, проходячи

область взаємодії між сітками резонатора, модулюється за швидкістю полем НВЧ.

Промодульований за швидкістю електронний потік потрапляє в постійне гальмуюче електричне поле між відбивачем і резонатором - простір групування електронів за щільністю. Під дією постійного гальмуючого поля електрони, що мають різні швидкості пролітають різні відстані ^ і

повертаються в резонатор.

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.