Двухрезонаторный усилительный клистрон. Основные парамеры и характеристики.

Двухрезонаторный пролетный усилительный клистрон был предложен и осуществлен в 1939 г. братьями Вариан, в те же годы Н.Д. Девятковым и его сотрудниками были разработаны первые конструкции отечественных клистронов. Электронный пучок двухрезонаторного клистрона (Рис.1) формируется электронной пушкой или системой катод (1) - ускоряющий электрод (2), где электроны ускоряются потенциалом U₀.

Рис.6.1

 Первый резонатор пролетного клистрона (3) служит для модуляции электронного пучка по скорости и называется группирователем. Второй резонатор (5) служит для отбора СВЧ энергии от пучка, имеющего модуляцию по плотности. Металлическая труба (4), соединяющая резонаторы, будучи запредельным волноводом на рабочей частоте, экранирует пространство дрейфа пучка), в котором модуляция электронного потока по скорости, благодаря фазовой фокусировке, преобразуется в модуляцию потока по плотности. Оба резонатора, анод и ускоряющий электрод находятся под общим статическим потенциалом U₀. Проходя зазор первого резонатора, к которому приложено переменное напряжение U = U₁sinwt, предварительно ускоренные электроны подвергаются модуляции по скорости.

Поскольку основное назначение резонатора - взаимодействие с электронным пучком, то для обеспечения эффективного взаимодействия с пучком зазор должен быть довольно коротким. Однако уменьшение длины зазора приводит к увеличению емкости зазора С₀ и к падению характеристического сопротивления . Соответственно, уменьшается величина эквивалентного сопротивления резонатора на резонансе R_э0=  Q = Q /( w С₀). Это приводит к уменьшению амплитуды модулирующего напряженияU_m1 и к уменьшению эффективности модуляции.

   Кроме того, известно, что коэффициент усиления клистрона и полоса усиливаемых частот зависят от произведения , а не от значений этих параметров, взятых порознь. Поэтому оптимальное проектирование резонатора с учетом электронного потока сводится к такому выбору длины зазора резонатора, который приводит к увеличению произведения . Обычно величина d выбирается такой, что параметр q_{о опт}= 1.