1629382528-e201d89ff59dd31db5be21dffcf9458a (846429), страница 92
Текст из файла (страница 92)
е. При знаю ип н<ц им Вю группировки Х= 1,84, При этом Е<(Х) = — 0,58. н! щ,! !»Пнюм порядка гармоники и оптимальные значения парам<.<! л ! Ртшпйишки Х приближаются к Х=1, а амплитуды гармонно < !,шии <го»но медленно убывают. Из рнс. ЗО.З видно, что лза <. ампои<ула десятой гармоники имеет заметную величину вбс Рис. 30.3. - лл' рнс. заА ' Ь26 пяивояы свч о пвииыиным взлимодвйстзивм 1гл; ЗО (Уы (10Х)=0,28), т.
е. примерно равна половине амплитуды составляющей чака основной частоты. Эти результаты являются следствием особенностей процесса фазовой группировки электронов в зоне пре- сбрааовання, характеризукхцейся преобразованием непрерывного потока в отдельные сгустки электронов очень большой (формально— бесконечной) плотности. Следовательно, клистрон может достаточно эффективно использоваться и как усплн~слгч н клк умнахгнгель У-Р час~о~ы. В наследном случае .'-.1дг ,1'" щ зона отдачи образуется электри- ческим полем резонатора, на- Л'=бая йь(д строенного на частоту соответльгг ствующей гармоники конвекцион- ного така. л РьГ Остановимся теперь на физиг йх ческой интерпретации соопюше- 1 ний, полученных для процесса фа- зовой группировки. Иа уравнения ,'В (30.4) видно, что фаза прибытия электронов в зону отдачи зависит г/ йл глф от фазы вь1хода их из воны мо- дуляции, угла пролета воны преобразования и от значения пара- метра группировки Х На рис 30.4 Рис.
Ж4. представлена азвисимасгь фааы Ы прибытия электрона к плоскости з от фазы входа в зону преобрааовання мг, для постоянного значения невозмущеннаго угла пролета воны преобразования 6 (т. е. =сапа() и различных значений параметра группировки К Из ри- ф ЗО,Ц клиствон 527 сунка видно> что если параметр группировки Х=О, то мы имеем линейную зависимость фазы прибчщ ия электронов от фазы входа их в зону преобразования. Это ознзчасг, что электроны, вошедшие Ь в зону преобразования в пределах фазового интервала Д(юга), приходят к плоскости з в пределах гакщ.о же фазового интервала Д(мг), т.
е. группировка огсугсчзус~ и имссг месю ~олька одинаковое запаздывание всех элок~ропан по фале. Если параметр группировки имеет конечное зплчсннс, ~о заагкнчог~ь между и1 и и/я сппюяиася нелинейной и Д(му) э'= Д(м1а), вследствие чего происходит уплотнение или разрежение электронных пикетов, соответствующих интервалу Д(Ыа). При значениях параметра группировки Хь1,0 к к в интервале — -- (мФц (.;. возникает многозначность фазы входа 2 " 2 электронов вгы одному значению мт соответствуют три значения фазы мгю т. е. электроны, вылетевшие из зоны модуляции в три ралли ~пых момента времени, приходят в зону отдачи в один определенный момент времени. Это объясняется тем, что электроны, ко~орые вышли из модулятора позже ~юга= -~ †), приобретают большие скорости и через некоторое время нагоняют те электроны, 4 ЗОЛ) 527 клиСтРОн Рис.
30.3. ю7 Рис 30.5. 526 пРОБОРН сзч с ИРБРывным взлимодвиствивм [гл. 30 (Уы (!ОХ) =0,28), т. е. примерно равна половине амплитуды составляющей тока основной частоты. Эти результзты являются следствием особенностей процесса фззовой группировки электронов в зоне пре- образования, характеризующейся преобразованием непрерывного потока в отдельные сгустки электронов очень большоп (формально— бесконечной) плотности. Следовацельно, клистрон может достаточно эффек гинно иснольчояаться и как усиля~ель, н как умножпгсль Ктз гас го пц.
И носцшлнсм случае к дш к дх чона отдачи образуется электри- ческим полем резонатора, наКь(РР к=(а строенного на частоту соответк=гл К=у» ствующей гармоники конвекцион- ного тока. к-"ядц Остановимся теперь на физик Дх ческой интерпретации соо1ношений, полученных для процесса фавовой группировки. Ив уравнения 1В (30.4) видно, что фаза прибытия ! электронов в зону отдачи зависит ц(мл цц' От фазы выхода их из зоны моу луляции, угла пролета зоны премц образования и От значения пара- г ме~ра группировки Х Иа рис 30,4 Рис. Ж4. представлена зависимость фазы му прибытия электрона к плоскости з от фазы входа в зонУ пРеобРазованиЯ м7ц длЯ постоинного значенна невозмунценного угла пролета зоны преобрааования 6 (г.
е. =сопя() и различных значенип параметра группировки К. Из ри- сунка видно„что если параметр группировки Х=О„то мы имеем линейную зависимость фазы прибы~ия электронов от фазы входа их в зону преобразования, Это Очначцсп что электроны, вошедшие з зону преобразования в пределах фазового интервала Ь(м~ц), приходят к плоскости з в пределах гакого >ке фазового ни~ерзала 3(цц1), т. е. группировка огсугстзус~ и имсс~ место ~олько одинаковое запаздывание всех злск цкнкн1 но фале. Гслн нцрцмс|р группировки имеет конечное зпцчсппс, ~о лцчнкницк ~ь между вг' я сц/ц спнннныся нелинейной н Ь(м~).~ Ь(м~ц), вследствие чего происходит уплотнение нли разрежение электроннЫх пакетов, соответствующих интервалу 3(м1ц). При значениях параметра группировки К~ 1,0 ц я в интеРвале ††, — < мГц(т — возникает многоаначность фазы входа 2 ц 2 электронов м(ц, одному значению Ы соответствуют гри значения фазы м7ц, т.
е. электроны, вылетевшие из воны модуляции в три рлзлп шых момента времени, приходят в зону отдачи в один опрелсленный момент времени. Это объясняется тем, что электроны, копцпце вышли из модулятора позже (мал=+-'-), приобретают большие скорое~и и через некоторое время нагоняют те электроны, рис. ЭХб. Рнс.
За,т. 526 пРиБОРы сич а певеывным Взаимодействиим (гл 30 которые вылетели раньше ~мФа — — — ~ . В результате происходит 2/' уплотнение пакета электронов„обладающих фазами входа от —— до + —,. За пределзмн этого интервала, вблизи м7„= — н; +к, зависимость м7 от мха снова становится однозначной, причем п(мй))Ь(му,), т. е. будет происходить разрежение электронов.
Последнее обусловлено тем, что электроны, вылетающие позже ( ==----:— м1,— -'+ —,-я), будут иметь меньшие скорости и вследствие этого 3 отстанут от ранее вылетевших электронов. Образование этих уплотнений и разрежений электронного потока, которое носит периодическнй во времени и пространстве характер, можно наглядно проиллюстрировать, пользуясь пространствещю-временной диаграммой движения электронов, показанная на рнс. 30.б, а также трехмерной диаграммой — рис.
30.6, где в виде чпичковл представлены сгустки электронов. Танин образом, клистроп представляет хороший пример устройства с прерывпым взаимодействием, в котором вванмодействие эаектропоп с высокочастотным полем прас~раис~венка ограничено узким зазором между сетками, а во времени -- теми пебольтпими интервалами Ы, в течение которых сгустки электронов проходят через Ф'::::,':: $30 Ц клистеон 529 зону отдачи. Прн этом надо пад ~еркнуть следующие особенности ~:ь,':.': работы клнстрона. а) Происходит управление элек1роппым потоком постоянной г!',-''; плопюсти, обладакяцим большой па юн,поа скоростью.
В зоне ускорения ускоряющий потенциал Ц, вьппс пом пцпала насыщенная. (',,' . б) В зоне модуляции нчыспаяе~ся ~олька ~порог~в элок~ропан без изменения нерваля ю п,пой ила~пас~я пон1ка, в) В основе рабочего механизма лежи~ процесс фазовой группировки электронов, заключающийся в преобразовании модулированного по скорое~и потока электронов в поток, модулированный по плотности. Рассмотриы теперь особенности работы клистрона в качестве ав~аггпсра1ора (рнс. 30.7), когда ментду резспшторамн Ян Кя включав~ел лпппя обратной свяви Л. Последняя должна обеспечивать такук~ фазнровку, чтобь1 все электроны сгустков пападалн в чану отдачи Л,Лм когда электрическое поле в пей и,= У„ап(в7 + ~) яплясггя ~орыозапцимь В этом случае каждый электрон сгустка будет о ~ даял ~ ь пыхачпай колебательной системе энергию дф =,.(7, зй1(.,~+,,), где ~у -- сшшг фаз, вносимый линией обратной связи, а работа, совершаемая за период электроном против сил электрического поля ф' 30.1! клистгон пгивогы пвч с пивиывиым взлнмадийствивм 1гл.
30 зоны отдачи, будет: Ю'= ~ ес/я з!п(м/+ <!«) </Г, з 'Используя выражение (30.4), имеем; г (ь« = л//ч ~ з!п(з«/ь+ 6 — Хз!п <л/„+ 4«) <//.' а М<«но<ость„о<давясь««<«< элск<р<ншм и зоне о>лачн, буде>: (30.10) /«--е(/, .'. ~ ь!н(м/„!-Π— Х <йп ч«/ь )-4«) </ч«/. (30 11) Ш~ о В результате интегрирования имеем: Р = е(/ /, (Х) з!п (6+ </), (30.12) где /ь(Х) — бесселева функция первого рода первого порядка.
Йля определения мощности, отлаваемой внешней колебательной системе электронным потоком, необходимо просуммировать мощностьч отдаваемую всеми электронами, попавшими в чану отдачи за единицу времени. Предполагая полну<о группировку, можно счи<а<ь, что все электроны потока ~/</= ! нрох<пш< зону отдачи в надлежащими /в ! е,! фазе. В силу этого результиру<ощая колебательная мощность будет: Р !ь Р /(/я/ (Х) Падводимая мощность постоянного тока определяется так! Рз =/О//а« а коэффициент полезного действия ч! — Р -„«„«/! ~ — 15<и(шч+</)« Рь (30.14) (30.15б) где.(, „=- †. /(ля получения наибольшей колебательной мои<ности //ь ' в«««г> /<61 ' прн данном Р, необходил<о, чтобы функции з!п(6+</) и /! < 2 ) имели максимальные значения. Таким образам, мы получаем два условия максимальной отдачи: сйп (мт+ 4«) = 1, (30.15а) Остановимся па физическом смысле этих ,::::, .
буде! удовлетворяться прн и<+</= — 2/г. где /<=-О, 1, 2, 3,, т. е. ко<да фана "<;"::: ' будет: условий. Первое из них линни абра<ной связи </ =- 26 к — <««т 2 (30. 16) Уравнение (30.!6) представляет условие Г>аланса фаз клисгронного генератора. Очевидно, 4« †-это такой сдвиг фаз между напряжениями на сетках модулятора и 'воны отдачи, который необходимо обеспечить, чтобы уплотнения электронов попадали в вону. отдачи, когда поле в ней является тормозящим и имеет наибольшее значение.
Соотношение (30.16) указь>вает еще на одно важное оп>ичие генера>арон с динамическим управлением элок>ронным потоком о> классических тенора<арон с абра<ной свззьа>. Если и последних цепь обратной связи должна всегда абеснечн<ь ол/>ьдел<нньп! сдвиг фаз (обычно равный к нлн близкий к нему), >о и гспера>орах с динамическим управлением, использующих нненнпо>о абра < ную сзяз>ч и, В частности, в клистронном генераторе, оньнмзльные условна поддержания колебзний могут использавагься нри любол< сдвиге фаз </, <<!' ' -'.' вносимом линией обратной связи, посколы<у в нем используется в качестве дополнительного регулирующего фактора угол пролета Ф в зоне преобразования мт.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
