сокочастотное поле. Этому режиму соответствует оптимальное время пролета опт электронов в пространстве группирования и опти-

мальный угол пролета:

еопт = й = (3/2)я. (8.5)

Изменение угла пролета приводит к уменьшению времени эффективного взаимодействия возвращающихся электронов с СВЧ полем резонатора и, как следствие, к уменьшению амплитуды колебаний, и, наконец, к срыву генерации. Естественно, что изменение угла пролета на 2л снова восстанавливает оптимальное условие генерации, таким образом, оптимальный угол пролета

eonT = onT = (3/2)jt-f 2л;п, (8.6)

где =1,2, 3... - целое число, называемое номером зоны генерации.

Угол пролета меняется регулированием напряжения на отражателе UoTP-

Рассмотрим основные параметры и характеристики отражательных клистронов.

Выходная мощность отражательных клистронов не превышает нескольких ватт. На рис. 8.14, а показана зависимость этой мощности от напряжения на отражателе в разных зонах генерации. Из рисунка видно, что чем выше номер зоны, т. е. чем меньше напряжение на отражателе, тем меньше выходная мощность клистрона. Объясняется это уменьшением коэффициента модуляции .пучка по плотности из-за взаимного расталкивания электронов. Отражательные клистроны имеют малый КПД (от 1 до 3%), поэтому не могут разрабатываться на большие мощности.

Частота колебаний клистрона может меняться в широких пре-

делах механической перестройкой резонатора и в узком диапазоне частот в пределах зоны генерации изменением напряжения на отражательном электроде (электронная перестройка, рис. 8.14,6)..

Изменение частоты генерации клистрона при изменении напряжения на отражателе объясняется изменением реактивной составляющей проводимости, вносимой электронным пучком в резонатор-клистрона.

Выпускаемые промышленностью клистроны имеют диапазон электронной перестройки А/=10-20 МГц на волнах Яо=10 см и А/=20-50 МГц на волнах Яо = 3 см. Диапазон механической перестройки частоты в пределах одной зоны генерации не превышает ±25% от средней частоты. При изменении зоны генерации диапазон механической перестройки частоты можно увеличить до октавы и более. В табл. 8.2 приведены параметры типичных отражательных клистронов.

Применение отражательных клистронов. Отражательные клистроны применяются в качестве гетеродинов СВЧ приемников, задающих генераторов передатчиков, маломощных однокас-кадных генераторов передатчиков и в измерительной технике.

Возможность электронной перестройки частоты клистрона позволяет относительно просто решать задачи автоматической под-

таблица 8.2 усредненные параметры отражательных клистронов

стройки частоты гетеродина приемника и стабилизации частоты задающего генератора передатчика.

Отражательные клистроны могут быть выполнены в металлическом оформлении с внутренним резонатором (рис. 8.12,6) и в стеклянном баллоне с внешним резонатором. Внешние резонаторы чаще всего используются тороидальной формы (рис. 8.6,6).

8.6. ЛАМПЫ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ

Лампой бегущей волны (ЛБВ) называется электровакуумный прибор, работающий по .примципу длительного взаимодействия электронного потока с бегущей прямой замедленной электромагнитной волной [35]. В конструкции ЛБВ, приведенной на рис. 8.15, источником электронов является электронная пушка, образованная катодом 1, управляющим электродом 2, первым 3 и вторым 4 анодами. Электронная пушка обеспечивает необходимую скорость, начальную фокусировку и регулировку тока электронного пучка. Регулировка тока пучка осуществляется с помощью управляющего напряжения Uy. Скорости пучка определяется ус-жоряющим напряжением Uq.

Форма электродов пушки, их взаимное расположение и потенциалы на них относительно катода в совокупности выполняют роль электронной линзы, фокусирующей электронный пучок. Для фокусировки электронного пучка при его движении внутри спирали используется магнитное поле. Для создания магнитного поля применяется соленоид или кольцевые маГНиты 12 (пакетированные ЛБВ), которые не требуют источника питания и позволяют получить лучшее качество фокусировки пучка. В качестве колебательной системы ЛБВ используется спираль 7, которая вместе с кожухом составляет спиральную линию замедления. Электронный пучок, проходя внутри спиралИ в направлении распространения электромагнитной волны, вначале модулируется по плотности продольной составляющей ОВЧ электрического поля этой волны, а затем отдает часть энергии Своих электронов этой же волне, что приводит к усилению входного сигнала. Согласую-тцие устройства в виде трубок 6 являются элементами свя1зи ли-;нии замедления 7 с входным 5 и выходным 9 волноводами. К

входному волноводу подводится усиливаемый сигнал, а усиленный отводится выходным волноводом. Для (Подстройки согласования входного и выходного волноводов с замедляющей системой. предусмотрены подстроечные элементы 11. Для развязки выхода и входа ЛБВ с целью предотвращения самовозбуждения на. сис-

Вход

1 Z 5 i 5 в 7 8

-Выход 9 Л Ю

□

W±1

W±D,5

Вход

77±2 ВыхоВ

Рис. 8.15. Лампа бегущей волны: а - принцип устройства и схема питания:

/ - катод; г - управляющий электрод; 5 - первый анод; 4-второй анод; 5-входной вол--ковод; 6 - согласующий переход: 7 - спиральная замедляющая система; 8 - локальный по-глощатель; 9 - выходной волновод; 10 - коллектор; 1) - устройство согласования; 12 - фокусирующая система;

б-пржмер жолструщии

тему крепления спирали (керамические или кварцевые стержни) наносится слой поглотителя (локальный поглотитель) 8. Поглотитель располагается на достаточном удалении от входа, чтобы обеспечить хорошее грулпироваяие электронов, и на достаточном удалении от выхода, чтобы обеспечить максимальную передачу энергии пучка СВЧ полю (получить большой коэффициент усиления). ,

Рассмотрим основные параметры и характеристики.

Выходная мощность. Характер зависимости выходной Мощности от мощности входного сигнала (амплитудная характеристи- ка) и соответствующее изменение коэффициента усиления при ведены на рис. 8.16. Линейный режим работы лампы сохраняется до тех пор, пока все электроны сгустков находятся в течение всего времени взаимодействия в тормозящем поле СВЧ. При даль* нейшем увеличении амплитуды поля часть электронов в конце интервала взаимодействия попадает в ускоряющее СВЧ поле, что