Белов Л.А., Благовещенский М.В., Богачев В.М. и др. Радиопередающие устройства. Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина (1982) (1095868), страница 45
Текст из файла (страница 45)
(13.14) Для повышения Кр надо увеличивать произведение йтгтг, отношение 1„/Е „ коэффициенты взаимодействия М, и М, н угол пролета те. Рост йг ограничен добротностью нагруженного выходного резонатора и таким значением характеристического сопротинлеиия, прн котором уменьшение емкости зазора не приводит к заметному падению Мтн При увеличении Ест сужается полоса пропускаиия нлистрона. Отношение 1,/Ер ограничено сверху.
допустимыми эмиссионной способностью катода и плотностью тока в пучке. Наконец, рост угла пролета те за счет увеличения расстояния между резонаторами бгг из-аа расталкпвающего действия пространственного заряда приводит к уменьшению выходной мощности, и следовательно, К . Одним из путей повышения КПД клистроиа является применение рекуперапии.
Суть этого приема состоит в снижении напряжения иа коллекторе по сравнению с напряжением иа втором резонаторе относительно катода. При этом уменьшается энергия удара о к тллектор электронов, пролетевших зазор второго резонатора, а следовательно, прп том же токе луча уменьшается мощность, потребляемая от источника питания. Однако скоростьэлектроиов, пролетевших зазор, меняется как во времени, так и по сечению пучка. Поэтому удается подобрать условия оптимального торможения у коллектора только для части электронов. ТЗ.Ь. МНОГОРЕЗОНАТОРНЫЕ ПРОЛЕТНЫЕ НЛИОТРОНЫ Основные недостатки двухрезонаторных пролетных клистронов сводятся к ограничению КПД значением 58"йе, невозможности получения высоких коэффициентов усиления Кр в одном приборе и больших значений тока луча из-за влияния пространственного заряда.
Трудно также получить частотную: арактеристику, близкую к прямоугольной, с помощью только двух резона. оров, один из которых сильно связлн с нагрузкой. тРь Взад Выкау ад 1 Рис 13 б. Схема трехрезоиаторного пролетного нлнстрона Рис, 13 Ч Зависимость моментов пролета третьего резонатора от момен. тов пролета первого резонатора (и) и импульсы тока (б) в трехрезона. торном клпстроне я/1 и и/г л та-т;зг О Среди путей преодоления указанных недостатков наиболее перспективным является применение многорезонаторных пролетных клистронов.
Рассмотрим трехрезонаторный клистрон, схема которого показана на рис, 13 6. Группирование электронов между первым и вторым резонаторами происходит так же, как в двухрезонаторном клистроне (см. 3!3.1). В промежутке между вторьи и третьим резонаторами на движение электронов влияет модуляция по скорости как в первом, так и во втором зазорах. Фаза напряжения, наведенного во втором зазоре относительно входного, определяется углом пролета электронов и настройкой промежуточного резонатора. Можно найти форму импульсов конвекционного тока в выходном зазоре 1а„(т,) так же, как и для двухрезонаторного клистрона, записав соотношения, связывающие фазы пролета первого т, и последнего т, резонаторов, и затем воспользоваться уравнением непрерывности заряда.
Из рис. 13.7 видно, что введение промежуточного резонатора, не связанного с нагрузкой, позволяет добиться лучшего группирования электронов, провал в центре импульса, характерный для двухрезонаторногс. клистрона при Х ) 1 (рив. 13.4), становится менее глубоким, а импульсы ближе по форме к прямоугольным. Из гармонического анализа таких импульсов следует, что максимальное значение их коэффициента формы 1-й гармоники дт = /,//, = 1,48, тогда как в двухрезонаторном клистроне хат = 1,16. Соответственно этому максимальный электронный КПД клистрона повышается до 74%. Расчеты показывают, что в четырехрезонаторном клистроне теоретическое значение КПЛ может достигать 83%. Кроме повышения КПД, промежуточные резонаторы позволяют повысить коэффициент усиления Кр клистроиа, ие увеличивая длину пролетного пространства.
Это объясняется тем, что амплитуда напряжения в зазорах промежуточных резонаторов во много рзз больше ампаитуды напряжения во входном ре- 999 тэзь ГРУППНРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ В ОТРАЖАТЕЛЬНОМ ИЛИСТРОНЕ Рассмотрим процесс группирозания электронов в отражательном клистроне. Пусть между сетками зазора действ) ет высокочастотное напряжение и (1) с амплитудой (7 и частотой го: и (1) =.
(7 соз ш1 =- Ре 1(уе1н1), (13.15) Предполагая, что (7 « Еэ, рассчитаем скорость отдельного электрона после первого пролета зазора аналогично тому, как это было сделано для пролетного клистроиа в 3 !3,2: в„, = — пэаэ (1 + (1М соз т,12Ер). Далее электроны движутся равнозамедленно в тормозящем поле напряженностью Е (см.
3 13.1). Их движение описывается уравнением тх =- еЕ, где е, т — заряд и масса электрона; х — координата, отсчитываемая от середины зазора. Проинтегрировав это уравнение я учтя начальное (при ш1, =- т,) значение координаты х = О и скорость х = п,аы получаем )э 1 плг (13. 16) 2иЯ ш ы На пространственно-временной диаграмме (рис. 13.8) эти траектории имеют вид парабол. Обозначим через т, = шт, фазу второго пролета электронами зазора. Тогда, положив в (13.16) х = О, найдем, что время пребывания электронов в пространстве торможения зависит от фазы первого пролета т,: дира- лашгаэ та та= дамр = — — ( 1+М вЂ” созт, ~= Еээао шы 1 11 еЕ (, 2Е, = т„+ Х соз т„ (13.17) где т„= ле,пете(ш(е (Е„+ 1Еотр1)— угол пролета невозмущенных электронов, пролетающих зазор в мо- Рис 133 Пространственно-времен оые диаграммы движения электро ноа в отразкатсльном клистроне зоиаторе и оптимальное группироваиие (соответствующее максимуму 1г11э) происходит при значительно меньших входных амплитудах.
Наибольшие коэф. фицнеиты усиления миогорезоиаторного клистроиа превышают те значения, которые достижимы в двухречоиаториых клистроиах, Ряд дополнительных мер принудительная магнитная фокусировка луча; бессеточиые зазоры в резонаторак„эффекгивные катоды и т. д — позволяют добиться от многорезоиаторных клнстроиов высоинх эиергетичесиих показателей. Например, описаны конструкции миогорезоиаторных клистроион иа волну а = = 1О сь~ с выходной мощностью 20 30 МВт в импульсе при ускоряющем напряжении 250.„300 кВ и КПД более 40ед Подобные устройства применяются в передатчакаа радиолокационных станций дальнего действия и линейных ускорите.
лях заряженных частиц 14). Вя (ря уж дя пер эл ея 2л 2я а би,а а Ур (оп т 288 2'», г 6 -2аэ -И -гор -О г) Рнс. 13.9, Влияние питающих напряжений иа угол пролета в отражательном кли. стропе менты, когда напряжение между сетками равно нулю; Х = =* МУте/2Вр — параметр группирования. Рассмотрим подробнее влияние питающих напряжений иа угол пролета те. Перепишем выражение для т„использовав (13.1)» ,,» 8„'и'Е, те=о»д ~/ (13.
18) г Ер +1Еетр) Как видно из рис. 13.9, а, увеличение (по модулю) напряжения отражателя Е тр приводит к монотонному уменьшению угла пролета нэ.ав розга напряжен- ности тормозящего поля. Наибольшее зваченнете доотигаетея ирн Еотр О! т» маис=а»б 3' аш/еЕр, Из этого выражения следует, что, уменьшая Е „в отражательном клкетроне можно достигнуть весьма больших значенийте ме„е. При этом, одиапо, топ луча клистрояа уменьшается приблизительно по закойу еетепеяи 3)2», из-за чего за- трудняется возбуждение колебаний. При увеличении напряжения реаонатора Е возрастает, с одной стороны, начальная сиороеть велш а с другей — напряжена ность тормозящего поля Е.
Зги причины по-разному влияет на те, пвзтому за- висимость т, (Ер) иа рис. 13 9, 6 немоиотониа, а одинзковые значеийя те могут ео- ответствовать двум различным Ер. 1-я гармоника конвекционного тока прп втором пролете електропамя эазоа вычисляется так же, как и для пролетного клистроиа, поекольку аавнеимость 13. 17) аналогична (13.4). В соответствии с (13.7) модуль тока 1-й гармоники равен 2 1»уд (Х). Из пространственно-временной диаграммы иа рне. 13.8 следует, что центр электронного сгустка запаздывает относительно максимума наяряже- зээ Вернемся к выражению (13.17).
Зависимость разности т, — тт от соз т, означает, что электроны, пролетая первый раз зазор равномерным потоком, возвращаются к нему во второй раз сгруппированными в импульсы. Импульсы конвекционного тока (еи (тз) совпадают с показанными на рис. 13.4 и содержат постоянную составляющую, 1-ю н высшие гармоники. Постоянная составляющая равна, очевидно, уе; высшие гармоники тока не возбуждают заметного напряжения на высокодобротном резонаторе. иия в зазоре на угол то + п/2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
