Cтраница 4
Клистроны применяются для усиления, генерирования и умножения частоты СВЧ колебаний. Их колебательные системы узкополосные, и перестройка клистронных усилителей или генераторов в широком диапазоне волн производится, как правило, механически, изменением геометрических размеров резонаторов. [46]
![]() |
Схема, поясняющая энерго. [47] |
Реально реализуемые значения коэффициента усиления по напряжению не превышают нескольких единиц, так как его увеличение связано либо с увеличением длины пространства дрейфа, либо с уменьшением величины входного сигнала. Однако и тот и другой способ ведут к увеличению разгруппировки электронов, что ухудшает энергообмен в выходной колебательной системе. Клистронные усилители слабого сигнала кроме низкого коэффициента усиления характеризуются также высоким уровнем шумов и узкой полосой усиливаемого сигнала. [48]
Из-за большого размера и высокой стоимости обычно применяют одну антенну как для приема, так и для передачи. Для этой цели используются антенные переключатели [191], с помощью которых оказывается возможным разделять выходной сигнал передатчика и входной сигнал приемника. В мощных выходных каскадах передатчиков обычно применяются клистронные усилители, характеризующиеся большим коэффициентом усиления по мощности и высоким коэффициентом полезного действия. [49]
Пролетные клистроны в основном конструируются как мощные и сверхмощные усилители электромагнитных колебаний сантиметрового и дециметрового диапазона. Однако вышеизложенная теория позволяет говорить лишь о качественном описании процессов в клистронных усилителях, так как не учитывает целый ряд важных факторов, оказывающих существенное влияние на процессы взаимодействия электронного потока с высокочастотными полями в клистронах. [50]
Выведенные в предыдущем параграфе уравнения двумерной нелинейной релятивистской модели многорезонаторного клистрона описывают в предположении аксиальной симметрии высокочастотных и фокусирующих полей нелинейные процессы группирования релятивистского электронного пучка при каскадном взаимодействии с ВЧ-элек-тромагнитными полями и полем пространственного заряда. Эта модель позволяет также детально исследовать такие двумерные эффекты, как расслоение, перемешивание слоев с различными радиусами, пульсации электронного пучка. Вместе с тем, уравнения (5.17), (5.24) и (5.25) являются достаточно громоздкими и сложными для использования на начальном этапе решения задачи оптимизации клистронного усилителя. Ряд существенных нелинейных эффектов может быть описан в рамках более простой и наглядной одномерной теории. Поэтому целесообразно использовать одномерные модели, обеспечивающие существенно меньшую трудоемкость расчетов, и лишь затем применять двумерную модель для уточнения полученных результатов. [51]
Свойства клистрона определяют рядом характеристик: зависимостью выходной мощности или коэффициента усиления от входной мощности лри фиксированной частоте и зависимостью выходной мощности от частоты при фиксированном значении входной мощности. Как и в случае двухрезонаторного клистрона ( рис. 3.6), выходная мощность линейно возрастает с увеличением Рвх, достигает насыщения и зат. Коэффициент усиления имеет наибольшее значение на начальном линейном участке характеристики и при увеличении Рвх уменьшается. Поэтому мно-горезонаторный клистронный усилитель также имеет два режима работы: максимального усиления и максимальной выходной мощности. [52]
Передающее устройство состоит из двух одинаковых блоков, собранных на усилительных клистронах. Мощность в импульсе каждого блока достигает 3 МВт, а общая мощность передатчика 6 МВт. Каждый блок имеет кварцевый задающий генератор, несколько каскадов усиления и умножения частоты и клистронный усилитель мощности. Импульсная модуляция осуществляется в усилителе мощности. Коммутирующим устройством служит тиратрон, а накопителем - искусственная линяя. [53]