Стр.102-201 (1152179), страница 24
Текст из файла (страница 24)
е. использованием пушек с высокой величиной первеанса; 3) работой в зонах генерации, характеризуемых большими номерами и. Некоторые из этих требований являются взаимно противоречивыми. В частности, уменьшение сосредоточенной емкости полого резонатора потребовало бы увеличения ширины зазора б, что повлекло бы снижение коэффициента связи М или потребовало бы повышения ускоряющего напряжения иэ.
Третье требование явно противоречит условию достижения наибольшей мощности и к. п. д Поэтому выбор номера рабочей зоны приходится производить иа ком. промисса между величинами мощности и диапазона электронной настройки, в зависимости от того, какой из этих параметров является более важным для данного практического применения. При некоторых применениях отражательных клистронов важную роль играет степень линейности изменения частоты в зависимости от напряжения отражателя. Диапазон электронной настройки соответствует примерно линейному участку графика электронной настройки.
Чем ниже нагруженная добротность 9и и чем значительнее ток пучка )э, тем больше изменение частоты приближается к линейному закону. Рассмотрим порядок величины диапазона электронной настройки в реально встречающихся случаях. Как было показано в 5 5.7, г, д, при работе клистрона в режиме максимального электронного к. и. д, величина параметра группировки, входящая в (5.!02), равна 2,4!. В общем же случае в зависимости от ве. личины потерь в резонаторе параметр группировки должен находиться в пределах 2,4! ж Х > 1,84. Из уравнения (5.102) легко вычислить, что при Х 1,84 величина от почти в точности равна полосе пропускания резонатора клнстрона.
Задавшись для примера значениями 9» = 200 и чэ 0375 Мзи, получаем ве- личину бт около 36 Мги, нли менее половины процента от средней частоты. Таням образом, электронная настройка обычных отражательных клнстронов не может заменить механической перестройки частоты клистрона, но является важным средством для точной безынерционной регулировки частотыч Выпускаемые в настоящее время обычные отражательные клистроны имеют диапазон электронной настройки в рабочей зоне порядка 15 Мгц при длине волны Л 10 сдц на волне Л 3 см диапазон электронной настройки составляет обычно 30 — 50 Мгц.
Таким образом, результаты расчетов и в данном случае хорошо согласуются с опытом. Пример практического использования электронной настройки отражательных клистронов приводится в 3 5.10. Электронная настройка играет не только положительную, но и отрицательную роль. Пульсации постоянного напряжения, подаваемого от выпрямителя на отражатель и ускоряющий электрод клистрона, создают нежелательную частотную модуляцию. Пусть, например, выпрямитель, питающий отражатель клистрона, имеет пульсацию и нестабильность в 1оге. Тогда при крутизне электронной настройки 2 — и при напряжении в центре зоны, равном — 185 в Мги (см.
числовой пример в э" 5.8, б)„нестабильность частоты составит 3,7 Мгц. Это обычно бывает совершенно недопустимым. Поэтому для питания отражательного клистрона следует использовать стабилизированные источники. Практически отражательные клистроны питают от выпрямителей с электронной стабилизацией, обеспечивающих стабильность выходного напряжения во всяком случае не хуже 0,1ое. г. Диапазон механической настройки Пределы изменения частоты колебаний, генерируемых отража. тельным клистроном, определяются в первую очередь его колебательной системой, т. е. диапазоном механической перестройки полого резонатора.
Однако при внешней конструкции резонатора (см. $5.9) диапазон механической перестройки частоты может быть настолько большим, что ограничивающим фактором становятся электронные процессы в высокочастотном зазоре и в пространстве группировки. Проще всего понять ограничение со стороны высоких частот, свя. ванное с уменьшением коэффициента взаимодействия пучка с зазором.
Действительно, прп повышении частоты даже при неизменном расстоянии между сетками зазора происходит увеличение угла пролета в зазоре и уменьшение коэффициента взаимодействия М. Исходя из уравнения (5.85), содержащего множитель М', следует ожидать резкого падения генерируемой мощности при приближении угла пролета в зазоре 8 к 2я. На средней частоте угол пролета близок к и. Отсюда " Строго говоря, частота колебаний в переходном режиме устанавливается не мгновенно. Хотя вопросы переходных процессов в клистроне здесь не затрагивались, очевидно, что время установления вынужденных колебаний во всяной системе имеет порядок отношения нагруженной добротности н рабочей частоте.
Таким образом, временем установления процесса в нлистроне можно пренебречь, например, в сравнении с длительностью импульса, имеющего продолжительность 1О з сгк. 19ч ' [ 2 — 1 (5.104) я (л+ — ) Обозначим через ы„,„, и а „„наивысшую и наинизшую круговые частоты генерируемых колебаний клистрона. Тогда соответствующие напряжения на отражателе (У„р)„,„, и )У„р! „„по (5.104) при неизменной величине л оказываются связанными соотношейием !(/отр~макс <Омакс 77 (5.105) ~~мин 1 УОКЕР ~мин и„+ Минимальное напряжение на отражателе во всяком случае не должно быть равно нулю.
Лля того, чтобы отсутствовал электронный ток в цепи отражателя, нежелательно работать при ~У„р) „„( ((0,1 — 0,2)У,. С другой стороны, максимальное напряжение отражателя имеет практический предел, определяющийся эксплуатационными требованиями (нежелательностью высоких напряжений), а также ухудшением работы клистрона за счет искажения электронных траекторий. Группировка электронов при больших напряжениях происходит в непосредственной близости к выходной сетке, где поле имеет значительную неоднородность. Поэтому обычно стараются ра- 7' 199 следует сделать вывод о том, что наиболее высокая генерируемая частота во всяком случае должна быть меньше удвоенной частоты, соответствующей середине диапазона.
Пролетные явления в пространстве группировки также ограничивают пределы изменения частоты. Если клистрон работает в центре зоны, то суммарный угол пролета (6 + 0) должен быть равен з 2л (л + — ). При перестройке резонансной частоты полого резонатора 4 необходимо так регулировать напряжение на отражателе, чтобы всегда получать максимум генерируемой мощности. В самом деле, с уменьшением генерируемой частоты угол пролета 9 стремится уменьз шаться. Для обеспечения условия 9 + 0 = 2л(л + — ) = сопз1 при- 4 ходится увеличивать время пролета в пространстве группировки, снижая абсолютную величину напряжения на отражателе. Аналогичное рассуждение приводит к выводу, что при повышении генерируемой частоты центр зоны сдвигается в сторону более высоких (по абсолютной величине) напряжений отражателя. Отсюда следует, что прн фиксированном расстоянии П между отражателем н ближайшей сеткой зазора изменение частоты генерируемых колебаний ограничивается допустимыми пределами изменения напряжения на отражателе.
Используя уравнение (5.74а), определяющее угол пролета 9 в пространстве группировки, и пренебрегая углом пролета 0 в зазоре, получаем при работе клистрона в центре зоны генерации: фтать при напряжении на отражателе, не превышающем по абсолютВой величине ускоряющего напряжения.
Таким образом, можно ориентировочно положить: ~и„,(„,„, <(7;, ((7„,~„„„. -0,2ио. Исходя из этих пределов, отношение максимальной и минималь. иой частот по (5.105) не превышает 1,67. Другими словами, максимальный диапазон механической перестройки клистрона при п = = сопз( составляет примерно ~25% от средней частоты. Если поочередно переходить к зонам с другими номерами и, диапазон механической настройки клистрона значительно расширяется и может составлять до октавы и более". й З.й.
ВОПРОСЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ОТРАЖАТЕЛЬНЫХ КЛИСТРОНОВ а. Общие сообриасеиил Клистроны, рассчитанные на волны 3 — 5 см и короче, разрабатываются, как правило, на основе конструкции, при которой весь езонатор целиком находится внутри вакуумной оболочки клистрона. а волнах длиной 7 — 10 см и более часто используется «внешний» вариант конструкции резонатора. В зависимости от выбора между этими двумя вариантами в большой степени изменяется весь конструктивный облик клистрона. Если клистрон предназначается для работы в сравнительно узком диапазоне частот (+.5 — 10% от средней частоты), то, как правило, испоаьзуется тороидальный полый резонатор или близкий к нему цилиндр«ческий резонатор с укорачивающей емкостью, возбужденный ча виде колебаний Еш,.
При более широком диапазоне частот (порядка ~20% и выше) находят применение коаксиальный и призматический полые резонаторы. Механическая перестройка частоты отражательных клистронов производится тремя способами — индуктивным и емкостным, а также с помощью дополнительного перестраиваемого резонатора. Индуктивная перестройка, требующая больших перемещений, применяется, когда наружная часть резонатора находится вне вакуумной оболочки клистрона. В этом случае клистрон обычно имеет дисковые выводы, впаянные в стекло. Внешняя часть резонатора соединяется сдисками специальными зажимными устройствами. Небольшое изменение частоты производится с помощью винтов, вращаемых внутри резонатора.
В широкодиапазонных контурах применяются передвижные поршни контактного или дроссельного типа. Примеры соответствующих конструкций схематически показаны на рис. 5.32, а, б. Емкостная перестройка осуществляется путем деформации гибкой мембраны, образующей одну из стенок резонатора, и изменения рас- " Перестройке частоты на ! октаву соответствует отношение максимальной частоты к л~нннл~альной частоте, равное двум.
196 стояния между сетками. Недостатком этого типа перестройки, кроме сравнительно узкого диапазона частот, является то, что при изменении расстояния между сетками ухудшается взаимодействие зазора с электронным пучком. Предположим, например, что для средне й частоты диапазона угол пролета через зазор имеет у (0,7 — 0,8)п. Для повышения частоты емкость зазора должна у е жн меньшаться, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
