Основные параметры клистронных резонаторов и их эквивалентная схема.

Клистроны- это микроволновые вакуумные приборы с динамическим управлением электронным потоком. Их действие основано на принципе скоростной модуляции электронов с последующим их группированием в пространстве дрейфа.

Подразделяются клистроны на пролетные и отражательные.

В пролетных клистронах электроны в процессе группирования не меняют своего первоначального направления движения, в отражательных же группирование электронов происходит в процессе изменения направления движения на противоположное.

Схема двухрезонаторного пролетного клистрона приведена на рис. 2.1,а.

Первый резонатор клистрона служит для модуляции электронного пучка по скорости и называется группирователем.

Рис. 2.1,а. Схема устройства двухрезонаторного клистрона: 1 – катод; 2 – коллектор; 3, 4 – входной и выходной резонаторы; 5 – труба дрейфа; 6 – электронный поток

Второй резонатор служит для отбора высокочастотной энергии от пучка, имеющего модуляцию по плотности. Металлическая труба, находящаяся между двумя резонаторами, экранирует пространство дрейфа от внешних постоянных и переменных полей.

2.1.1. Принцип действия двухрезонаторного пролетного клистрона и его основные отличия от электронных ламп

При подведении необходимого ускоряющего напряжения с катода возникает эмиссия электронов и формируется электронный поток.

Этот немодулированный электронный поток поступает в первый резонатор. Сигнал, вводимый с помощью петли связи в этот резонатор, возбуждает в нем высокочастотное напряжение, модулирующее проходящий через него электронный пучок по скорости. Двигаясь далее в пространстве дрейфа, электроны постепенно образуют сгустки. Очевидно, что частота следования сгустков равна частоте сигнала. Пролетая между сетками выходного резонатора, сгустки вызывают в нем наведенный ток той же частоты. Если собственная частота выходного резонатора равна частоте сигнала, то наведенный ток создает напряжение между сетками резонатора, в результате чего появляющееся электрическое поле тормозит электроны.Кинетическая энергия электронов, полученная ими от источника ускоряющего напряжения U₀, преобразуется в энергию СВЧ колебаний и поступает через вывод энергии в выходную нагрузку. Электроны, прошедшие через второй зазор, оседают на коллекторе и рассеивают на нем в виде тепла оставшуюся кинетическую энергию.

Основные отличия клистрона от «обычных» ламп:

1) отказ от электростатического управления электронным потоком и использование динамического управления, основанного на скоростной модуляции и группировке электронов;

2) использование принципа наведения тока в выходном зазоре и разделение функций выходного зазора и коллектора;

3) применение полых резонаторов, органически связанных с входным и выходным зазорами и более всего отвечающих требованиям диапазона СВЧ;

4) выделение катода из состава высокочастотной цепи и расположение ускоряющего промежутка перед высокочастотным управляющим зазором.