/
Автор: Георгиева Л.М.
Теги: радиотехника електротехника инженерство електроника радиоелектроника
Год: 1969
Текст
ЛИЛИЯ ГЕОРГИЕВА
КЛИСТРОНИ
През 1969 година от бнб
л иотека по радиоелектроника
ще излязат следните книжки:
10. Варикапы—Ад. Спасов
11. Клистрони—Л. Георги-
ева
12. Магнетроны—Г. Въчин
ски
Лр. Читатели, изпрашайте
отзиви и препоръки за излез-
лите книжки от библиотека по
радиоелектроника
Давайте предложения за
включване на нови заглавия в
плана
КНИЖКА И
КЛИСТРОНИ
Инж. ЛИЛИЯ МАНОЛОВА ГЕОРГИЕВА
БИБЛИОТЕКА
ПО РАДИОЕЛЕКТРОНИКА
11
ТЕХНИКА СОФИЯ—1969
www.kn34pc.com, 15.01.2008г.
УДК 621. 396. 69
В книгата са разгледани принципы
на действие, устройство™ и преднаэна-
чението на резонаторните и отражател-
ните клистрони.
Подробно е разгледан резонаторният
клистрон като усилвател в режим на
ненрекъснати трептения и в импулсен
режим.
Значително място заема въпросът за
електронната настройка на отражател-
ния клистрон.
Книгата е предназначена за широк
кръг читатели, конто имат познания по
радиотехника и радиолокация.
621. 3
СЪДЪРЖАНИЕ
Съдържание .............................................5
Въведение . . . . ,.....................................7
А. Резонаторен клистрон................................14
1. Общи сведения...................................14
2. Принцип на действие на клистрона...............15
3 Приблизителна теория на клистроните.............20
4. Свойства на маломощните клистроци...............26
Б. Отражателен клистрон................................43
1. Предназначение и устройство.....................43
2. Принцип на действие............................54
3. Режими на работа...............................59
4. Електронна настройка и устойчивост на честотата на
генерираните трептения..............................71
Приложение I . . . ..................................86
Приложение II .... ...................................91
Литература.............................................95
5
ВЪВЕДЕНИЕ
Във високочестотната техника клистроните се из-
ползуват като генератори на свръхвисокочестотни
трептения или хетеродини с малки мощности или ка-
то генератори в предавателните устройства с големи
мощности. От тази гледна точка между клистронни-
те и ламповите генератори няма разлика. Разликата
се състои в особеността на протичането на физиче-
ските процеси и явления при клистронните генератори.
В техниката и теорията на електровакуумните при-
бори, работещи при свръхвисоки честоти, се налага
да се вземат пред вид две особености:
— видът на трептящата система е съвсем различен
от този при сравнително ниските радиочестоти;
— времстраенето на периода на трептенията от
сантиметровия диапазон е съизмеримо с времето, за
което електроните прелитат в пространството между
два най-отдалечени електрода на електровакуумния
поибор.
Преди да се разгледа устройството и действието
на клистрона, по-подробно ще бъдат разгледани гор-
ните две особености.
При работа в свръхвисокочестотния диапазон е
иецелесъобразно използуването на обикновени треп-
тящи кръгове. Както е известно, резонансната честс-
та /о на една трептяща система със съсредоточена
иадуктивност L и капацитет С се определи от фор-
мулата
/о=
Според формулата, за да има трептящият кръг ви-
сока резонансна честота, трябва да се намалят стой-
носгите на индукгивността L и капацитета С. Най-
7
висока резонансна честота на трептящ кръг със
съсредоточени елементи се получава, когато кръго-
вата бобина има само една навивка. Получената най-
висока честота от такъв трептящ кръг със съсредо-
точени елементи се оказва много по-ниска от най-
ниската честота на свръхвисокочестотния диапазон,
поради което се налгга трептящите кръгове да бъдат
заменены с отрязък от изкуствена дълга линия или
с обемни резонатори. Друг съществен недостатък на
обикновения трептящ кръг при свръхвисоките често-
ти е много ниският качествен фактор Qo и значител-
ното поле на разсейване
О)(>£ _ 1
Qo~ г ~ izft)oc
Загубната мощност в трептящата система на един
генератор се определи по формулата
1 Со)0
където ^31г = 2 Qo ’
U е амплитудата на напрежението в трептящия
кръг;
С — капацитетът на трептящия кръг;
(0о — кръговата честота.
Ако се приеме, че напрежението U е постоянно
през време на работата на генератора, загубната мот-
ноет ДагЩе се определи от кръговата честота % и
капацитета С. Стойността на капацитета С се опре-
дели от работната честота на генератора и от стай-
ността на междуелектродните капацитети на генера-
торната лампа. С увеличаването на честотата wo стой-
ността на капацитета се намалява, но не може да
стане по-малка от тази на междуелектродните капа-
цитети. Следователно загубната мощност Рзлг зависи
от изменението на честотата а)о. За да се намали за*
8
губната мощност при с. в. ч., необходимо е трептя-
тцата система да има висок качествен фактор Qo.
Поради тези съображения при с. в. ч. се налага из-
ползуването на трептящи системи с особена форма,
Фиг. 1. Фор ми на обе мн и резонатор»:
а — сферичен; б — цилиндричен; в — тороидален;
г — коаксиален
наречени обемни резонатор и. На фиг. 1 са по-
казани няколко форми на обемни резонатори: сфери-
чен (фиг. 1а), цилиндричен (фиг. 16), тороидален
(фиг. 1в) и коаксиален (фиг. 1г). Обемният резонатор
подобно на трептящия кръг има резонансна честота,
конто зависи от неговата форма и размери и може
да се направи значително по-висока от резонансната
честота на обикновения трептящ кръг. Той предста-
влява затворена метална кухина с извънредно малка
индуктивност и малък капацитет, поради което ре-
зонансната честота е много висока. Понеже актив-
ного съпротивление на стените на обемния резонатор
9
е много малко, качественият фактор е много по-го*
лям от този на LC трептящ кръг. Липсата на загуби
от излъчване и напълно затвореният характер на
електромагнитното поле също помагат за увеличава-
нето на качествения фактор на обемния резонатор.
Съществена особеност на обемните резонатори е,
че при възникването на електрически трептения елек-
трическият ток протича по вътрешната страна на
затворената повърхност, а електромагнитното поле е
съсредоточено в затворения от повърхността обем.
Такава система не се налага да бъде изолирана, по-
неже по външната повърхност електрически ток не
тече и обемният резонатор може да бъде направо
заземен. Тази особеност на обемните резонатори е от
съществено значение при решаването на въпроса за
закрепването на трептящата система и за топлоот
даването при мощните генератори на свръхвисоко-
честотни трептения. Такава трептяща система се ха-
рактеризира с много добра механична здравина и
пълна самоекранировка от влиянието на външни
електромагнитни полета. Обемните резонатори създа-
ват значителни удобства при обединяването им с
електровакуумните прибори, понеже може да им се
придава форма в зависимост от формата на електро-
дите. Изборът на една или друга форма на обемния
резонатор се определи от дължината на вълната, на
която ще работи генераторът, от вида на генератора,
от стойността на генерираната мощност.
Друга особеност на обемните резонатори е нали-
чието на няколко резонансни честоти. Това се дължи
на факта, че в обемния резонатор трептящият про-
цес възниква в резултат на стоящи електромагнитни
вълни, конто се образуват при отразяването на въл-
ните от стените на резонатора. Въвеждането и из
веждането на енергията от обемния резонатор се
10
осъществява чрев магнитна връзка с помощта на на-
вивка, единият край на конто е запоен към вътреш-
ната яовърхност на резонатора, а другият край към
входа, респ. иэхода. Свързващата навивка трябва да
бъде поставена така във вътрешността на обемния
резонатор, че плоскостта й да е перпендикулярна на
магнитните силови линии на елекромагнитното поле.
В някои обемни резонатори се предвижда възмож-
ност за настройка на резонансната честота. За целта
могат да се използуват различии методи:
— изменение на обема — чрез притискане на двете
срещуположни повърхности с външен винт или вкар-
ване на бутало в затворения обем;
— изменение на капацитета С— постига се, като на
края на един винт се закрепява малка плочка, която
със срещуположната страна на обемния резонатор
образува променлив кондензатор.
При свръхвисоките честоти върху работата на ге-
нераторите и върху конструктивного оформление на
генераторните лампи съществено влияние оказва вре-
мето, за което електроните прелитат в пространство-
то между катода и анода на генераторната лампа.
Ако разстоянието между двата най-отдалечени
електрода е голямо, времето, за което електроните
ще го прелетят, може да се окаже по-голямо от про-
дължителността на полупериода (-?-) на свръхэисо-
кочестотното трептение. Ако в момента от катода
на генераторната лампа започнат да излитат електро-
ни, потенциалът на анода започва да нараства и ста-
ва положителен. Пространството между катода
и анода се прелита от електроните за известно вре-
ме и в момента /2 те достигат до анода. Тъй като
продължителността на полупериода на свръхвисоко-
честотните трептения е много малка, възможно е в
11
момента /2 потенциалът на анода не само да не бъ-
де вече положителен, но и да е приел отрицателна
стойност. В резултат на това на анода ще попаднат
електрони, когато свръхвисокочестотното трептение
е дефазирано на 180° спрямо момента на излитането
на електроните от катода. При наличието на това
явление процесите в генераторните лампи се услож-
няват и изчислението на един или друг режим вече
не може да се основава на статичните характеристики.
Ако разстоянието между двата най-отдалечени
електрода е dm, скоростта на електроните е v, а пе-
риодът на свръхвисокочестотните трептения е T=?yi
то
dm=\T=^=V-c.
„ '> 'Ju-
Kato се има пред вид, че = - , за разстояние-
С uUU
то dm се получава
а,л~л500
Пример: 1) за U= 100 Y и 100 ст се получава
dm = 2 ст;
2) за U— 100 Y и 10 ст се получава
dm = 2 тт.
От горните два примера се вижда, че при различ-
ии дължини на вълната а, т. е. при различии стой-
кости на честотата w0, разстоянието между двата
най-отдалечени електрода е различно. То е толкова
го-малко, колкою пъти е по-малка дължината на вълна-
та X. Товапоказва, че конструктивною оформяване на
електровакуумните прибори за свръхвисоки често-
12
ти, при конто дължината на вълната е много мал-
ка, се различава съществено от оформяването на
електровакуумните прибори за високи честоти.
За нормална работа на електровакуумните прибо-
ри в свръхвисокочестотния диапазон е нужно раз-
стоянието между най-отдалечените електроди да
бъде d = J.5 или
г“Л 2000
От този израз се определи дължината на вълната
X=2000-d •
Следователно, за да се намали времето на прели-
тане на електроните между най-отдалечените елек-
троди на електровакуумния прибор, е необходимо да
'бъде изпълнено едно от следните две условия:
1) разстоянието между електродите да бъде малко;
2) използуваното напрежение между електродите
да бъде високо.
13
А. РЕЗОНАТОРЕН КЛИСТРОН
1. ОБЩИ СВЕДЕНИЯ
Пътят за създаването на резонаторния клистрон е
продължителен и сложен. Използуването на свръх-
високите честоти настоятелно е изисквало и създа-
ването на нови генераторни лампи.
Идеята за възможността да се използува времето
на прелитане на електроните между електродите,
когато те се движат с различии скорости, и идеята за
групирането на електроните са едни от основните
направляващи идеи при решаването на въпооса за
конструирането на нови генераторни лампи за свръх-
високи честоти. С тях е свързан принципът на ра-
бота на найважните генератори за свръхвисоки
честоти — клистрони и магнетрони.
За първи път идеята за управление на електронния
поток по скорост е била предложена от проф. Д. А.
Рожански в Ленинградский електрофизически инсти-
тут през 1932 г. Тя не е била осъществена, докато
не били конструирани обемните резонатори през 1938 г.
Първите клистронни генератори се появяват през
1939 г. Те са били с много нисък коефициент на
полезно действие (от порядъка иа 15 — 20%), поне-
же са съществували големи загуби при сблъскване-
то на електроните с решетките и стените на балона,
а също и поради лошото групиране на електроните
по скорост. По-късно усъвършенствуването на кон-
струкцията на клистрона и на методите за осъщест-
14
вяване на модулацията по скорост на електроните
(групирането на електроните по скорост) довежда
до повишаване на коефициента на полезно действие
на клистрона до 40 — 50%.
С повишаването на к. п. д. се оказва целесъобразно
да се конструират мощни клистрони, чиято мощност
да достига до стотици киловата при непрекъснат ре-
жим и до десетки мегавата при импулсен режим.
Един от съществените недостатъци на съвремен-
ните клистрони е използуването на много високи
захранващи напрежения и сравнително тясната чес-
тотна лента на пропускане.
Резонаторните клистрони са най-перспективните за
генератори с големи мощности с независимо възбуж-
дане в диапазона на дециметровите и отчасти на
сантиметровите вълни както в непрекъснат, така и
в импулсен режим.
2. ПРИНЦИП НА ДЕЙСТВИЕ НА КЛИСТРОНА
Устройството на клистрона и прилципът на действие-
то му се изясняват от фи*\ 2. На тази фигура К е
катодът на клистрона, който емитира електрони; Ф
е фокусиращият електрод — на него спрямо катода
се подава напрежение £/р и той управлява потока
на електроните към обемния резонатор. След фоку-
сиращия електрод е разположен първият обемен ре-
зонатор — Л4, който служи да групира (модулира)
електронния поток. Срещуположните страни на пър-
вия обемен резонатор имат вид на решетки. Зад
пьрвия обемен резонатор се намира пространство,
ограничено от втория обемен резонатор— К, предна-
значен да улови групираните електрони, конто са
прелетели пространството между двата резонатора.
15
Фиг. 2. Схема на конструкцията на
двурезонаторен клистрон:
Я — катод; Ф — фокуснращ електрод;
М — мвдуляращ резонатор (входен); У —
изходен резонатор; А — анод;
Пространството между резонаторите с дължина х е
познато в литературата като пространство на дрей-
фу ване на електронния поток. Зад втория резона-
тор се намира анодът (колекторът) на клистрона.
На двата обемни ре-
зонатора се подава
постоянно напреже-
ние Ux спрямо като-
да, а на анода по-
стоянно напрежение
Ut. Напрежението
е предназначено да уп-
равлява скоростта на
електроните (да мо-
дулира електронния
поток по скорост).
При работа на кли-
строна в режим на
независимо възбуж-
дане към първия обе-
мен резонатор се по-
дава променлиео на-
прежение с определена честота. Когато електрон-
ният поток преминава през обемния резонатор М в
момента на положителния полупериод на про-
менливото напрежение, електроните получават до-
пълнително ускорение. Това допълнително уско-
рение е различно и се определя единствено от ам-
плитудата на променливото напрежение в резонато-
ра М. Когато електронният поток преминава през
резонатора М в момента на отрицателния полупериод
на променливото напрежение, електроните се заба-
вят — скоростта им намалява. Намаляването на ско-
ростта на електроните е различно и също както
16
ускорение го зависи от амплитудата на променли-
вото напрежение на резонатора.
По такъв начин част от електроните те навлязат
\>> пространството между резонаторите с по-голяма
скорост от скоростта, конто са имали, преди да пре-
дикат през резонатора М, а друга част от електро-
нлте ще са с по-малка скорост. В резултат на това
в пространството между резонаторите ще се движат
два вида групи електрони: с увеличена скорост —
ускорените, и с намалена скорост — забавените.
Понеже пространството между резонаторите е с
постоянна дължина d, то ще бъде прелетяно от
електроните с различна скорост за различно време.
При това електроните с по-малка скорост ще бьдат
злстигнати от електрони с по-голяма скорост. В ре-
сллтат на това явление в пространството между
резонаторите електронният поток вече не остава
равномерен по плътност, а се образува електронен
поток,в който отделните групи имат различна плът-
иост. Така в пространството между резонаторите
електронният поток модулира по плътност.
Модулираният по плътност електронен поток пре-
минава през втория обемен резонатор — У. Щом
електроните преминат през резонатора, в него се
впзбуждат променливотокови трептения, създава-
щл значително променливо напрежение, ако резо-
натор У е настроен на честотата на модулирания
електронен поток, т. е. ако е настроен на честотата
на трептенията в резонатора М, Възникналото елек-
трическо поле в резонатора У спира модулирания по
плътност електронен поток, преминаващ през него и
} стремен към анода под действието на напрежение-
то Ua .При това електроните от електронния поток
ще отдадат част от своята енергия, конто се от-
2 Клистрона
17
вежда от резонатора във външната верига, с конто
той е свързан.
Преминалите електрони се привличат от анода, къ-
дето отдават остатъчната си енергия след спиращо-
то действие на резонатора У.
Фиг. 3. Пространствено-временна диаграма, илюстри-
раща процеса на групиране на електроните в дву-
резонаторния клистрон
Графическо пояснение на принципа на действие
на резонаторния клистрон е показано на фиг. 3, конто
18
представлява пространствено-временна диаграма
за групирането на електроните в двурезонаторния
клистрон. На фиг. 3 а е показано графически дви-
жение™ на елекроните в пространството на дрей-
фуване; фиг. 3 б показва напрежението на втория обе-
мен резонатора, а фиг. 3 в — напрежението на пър-
вия обемен резонатор.
Ако електроните преминат през първия обемен
резонатор, когато електрическото поле Е е ускоря-
ващо, траекторията им сключва с абсцисната ос
по-голям ъгъл от ъгъла а*. Ако те преминат през този
резонатор, когато електрическото поле Е е спиращо,
тогава траекторията им сключва с абсцисната ос
ъгъл, по-малък от ъгъла а. От стойността на сключ-
вания ъгъл може да се определи каква е скоростта
на електроните.
Изменениего на скоростта на електроните, преми-
нали през първия обемен резонатор, оформя две
области, обусловени от електрическото поле Е на
първия обемен резонатор. Момент, в конто елек-
трическото поле Е е достигнало максималната си
отрицателна стойност и моментът, в който то дости-
га максималната си положителна стойност, ограничават
областта, характеризираща се с разгрупиране на
електроните. Моментът, в който полето е достигна-
ло максималната си положителна стойност, и момен-
тът, в който то достига максималната си отрицателна
стойност, ограничават областта на групирането на
електроните.
От графиката се вижда, че в областта на групи-
рането на електроните траекториите им се събират
С а е отбелязан ъгълът между абсцисната ос и траекторията
на този електрон, който прелита по време, когато U' — 0 или
U" - 0.
)
19
в едва точка А, отстояща на разстояние хг, от пър-
вия обемен резонатор. След тази точка електроните
отново се разгрупират, понеже скоростите им са раз-
личии. Отстоянието на т. А от първия обемен резо-
натор се определи от стойността на напрежението,
което се подава на резонатора СД и амплитудата на
променливото напрежение Um • Тези две нанрежения
се подбират така, че т. А да бъде винаги в мястото,
където е поставен вторият обемен резонатор, т. е.
отстоянието на т. А от първия обемен резонатор да
бъде ра^но на дължината х на пространство™ на
дрейфуване.
3. ПРИБЛИЗИТЕЛНА ТЕОРИЯ НА КЛИСТРОН! 1ТЕ
До днес пълна, стройна теория, обясняваща дейст-
вие™ на резонаторните клистрони, не е дадена. Про-
несите в клистроните засега се обясняват с прибли-
эителна теория. При тази теория се счита, че:
— плътността на електронния поток е достатъчно
малка и може да не се вземе пред вид влияние™ на
обемните заряди;
— ъгълът на прелитане на електроните между две-
те стени както на първия, така и на втория обемен
резонатор е много малък;
— амплитудата на променливото напрежение Um ,
което управлява модулацията на електроните по ско-
рост, е по-малка от стойността на постоянно™ на-
прежение на първия обемен резонатор.
Нека моментната стойност на променливото на-
прежение да е
/Zi == Ulm sin со/.
Скоростта, с която електроните навлизат в първия
20
обемен резонатор, е
2 - Ux,
У т п
където
I е количеството електричествси на един
електрон;
т —масата на един електрон;
иг — постоянного напрежение на първия обе-
мен резонатор.
Тъй като при преминаването на електроните през
първия обемен резонатор скоростта им се изменя в
зазисимост от стойността на променливото напреже-
ние, изразът за скоростта може да бъде записан в
следния вид:
l~h ?- 2^-Sin to/ .
Като се вземе пред вид, че ъгълът на прелитане-
то на електроните през пространството на първия
обемен резонатор, ограничено от двете му страни,
лежи в границите 90° +180°, то
V, = Т'о[1 sin >
където
р е коефициентът на ефективност на моду-
лацията.
Изразът
се нарича коефициент на модулация на електронния
поток по скорост.
Като се вземе пред вид изразът за М и се заме-
ни в израза за vh се получава
21
Vl=v0 (1 +м stn со/).
От анализа на този израз може да се направи след-
ното заключение.
Скоростта на електроните, след преминаването н&
първия обемен резонатор се състои от две състав-
ни — постоянна vo и променлива, конто се измени с
течение на времето по синусоидален закон.
Ако се приеме, че пространството между двата
резонатора х (фиг. 2) се прелита от електроните
със скорост времето за прелитане ще бъде
х vr Vi/l+M sin (ot)
Ако електроните преминават през центъра на пър*
вин обемен резонатор в момента а навлизат във
втория обемен резонатор в момента /2, то
^2 щ (14-Л4 sin mt)
Изразът за t2 може да се преобразува. Като се
има пред вид от изследванията, че коефициентът на
модуляция на електронния поток по скорост е мно*
го по-малък от единица Л4 1, то
= + V' = *i+ Х- (1 +М sin wt)=
3 1 v0 (l+Afsin (tit) 1 1 vQ v '
= t(1—M sin to/).
Ако пространството на дрейфуване се прелита от
електроните с постоянна скорост Ко, ще бъде необг
ходимо време t0 = --
следователно
^а=А+А> (1—М sin °>0-
Тъй като времето за прелитане на пространството
на дрейфуване tx се ограничава от момента на излр-
22
тане на електроните от първия обемен резонатор tr
до момента на навлизане на електроните във втория
обемен резонатор /2, то
tx = /2"“ Л-
Като се замести в израза за tx значението на /2, се
получава
Фиг. 4. Към обясненията за
нндуктиране на електрически
заряди на решетките на ре-
зонатора при прелитането
на електрони
tx = = —М sin ш0]“"Л=Л(1—М sin со/).
От горния израз най-ясно се вижда зависимостта
на времето, за което електроните прелитат простран-
ство™ на дрейфуване от коефициента на модула-
цията на електронния поток.
След като прелетят про-
странство™ на дрейфува-
не, електроните навлизат
в пространство™ на вто-
рия обемен резонатор, ог-
раничено от двете му стра-
ни, направени като решет-
ки, и отдават в него енер-
гията, която носят.
Ако се приеме, че през
решетките на втория обе-
мен резонатор преминава
сноп от електрони (фиг. 4),
при преминаването си елек-
троните индуктират на ре-
шетките му положителни
количества електричества
qx и q2. Понеже електро-
ните се движат със скорост
V, те ще прелетят про-
странство™ между двете
решетки на резонатора за време Д/. При придвижване-
то на електронния сноп от първата решетка на вто-
23
рия обемен резонатор към втората му решетка, ве-
личината на зарядите се изменя—qY намалява от q
нула, a q2 нараства от нула до q, като при това
сумата от двата заряда qY и q^ в конто и да е мо-
мент от време, е пропорционална на разстоянието от
електронния сноп до решетката на резонатора
Поради наличието на преместване на електричес-
кия заряд q със скорост v, и ако разстоянието меж-
ду решсткитс на резонатора е d, в тялото на вто-
рия обемен резонатор се появява индуктиран ток
_____ V
iidHA — q
с посока от първата решетка на резонатора към вто-
рата — фиг. 4.
Формата на индуктирания токов импулс е право-
ъгълна, ако скоростта е постоянна, а продължител-
ността му е равна на времето, за което електрон-
ният сноп, движет се с постоянна скорост, прелита
пространството, ограничено от двете решетки на ре-
зонатора. Ако скоростта на прелитане на електрон-
ния сноп се увеличи, формата на импулса на индук-
тирания ток се изменя — той става по-тесен и с по-
голяма амплитуда, а при намаляване на скоростта
амплитудата на импулса се намалява, а продължи-
телността му се увеличава.
Когато електрическото поле между решетките на
резонатора е спиращо, за първата четвърт на перио-
да {а— б) на фиг. 5 индуктираният ток /инд е проти-
воположен на тока на кръга iK и понеже конденза-
торът, образуван между двете решетки на обемния
резонатор, се зарежда, то /1;нд способствува за нама-
ляването на /к. През втората четвърт на периода
(б—в) на фиг. 5 индуктираният ток /ВНд съвпада по
24
1Юсока с тока на кръга /к. Понеже през тази чет-
върт на периода става разреждане на кондензатора
и кръга на обемния резонатор, токът на кръга се
\ величава. Индуктираният ток /инд трябва да способ-
Фиг. 5. Ток на презареждане на кондензатора
и нндуктиране на ток в резонатора на кли-
строна при прелитане на електроните в спи-
ращо електрическо поле
ствува за увеличаването на тока на кръга 1К — това
именно се получава вследствие еднопосочността на
двата тока.
Когато електрическото поле между двете решет-
ки на обемния резонатор е ускоряващо (фиг. 6), ин-
дуктираният ток в продължение на целия полупе-
риод на трептението в резонатора възпрепятствува
презареждането на кондензатора на кръга на обем-
ния резонатор, като облекчава эатихването на треп-
тенията.
От описаните два случая е ясно, че между индукти-
рания ток /инд и трептенията във втория обемен резо-
натор трябва да съществува определено дефазиране.
25
Дсфазирането се определи главно от ъгъла на пре*
литане на електроните на пространството на дрей-
фуване, който трябва да бъде
където
zz = l, 2, 3, 4; . . .
0Ь2 е ъгълът на дефазиране между напрежението на
втората решетка на втория обемен резонатор
zz"2 и напрежението на втората решетка на
първия обемен резонатор иг\.
Фиг. 6. Ток на презареждане на кондензатора и ин-
дуктиран ток в резонатора на клистрона при прели-
тане на електроните в ускоряващо електрическо
поле
4. СВОЙСТВА НА МАЛОМОЩНИТЕ КЛИСТРОНИ
При разглеждането на пространствено-временната
диаграма се изясни, че след преминаването на първа-
та двойка решетки на първия обемен резонатор —
26
модулятора електроните са групирани, но не всички-
те, т. е. част от електроните са разгрупирани. Когато
електроните прелетят пространство™ на дрейфуване
и навлязат в пространството между двете решетки
на втория обемен разонатор — усилвателя, електри-
ческото поле между решетките е спиращо и групи-
раните електрони отдават своята енергия на резона-
тора. Разгрупираните електрони прелитат простран-
ството на дрейфуване със скорост, различна от ско-
ростта на групиранитс електрони. В резултат част от
разгрупираните електрони, достигнали втория резона-
тор, прелитат между решетките му, когато електри-
ческото поле между тях нс само че не е спиращо, но до-
ри е и ускоряващо. Следователно тези електрони вече
не отдават енергията си на полето,а обратно — вземат
от енергията на електрическото поле. Това явление
не е желателно, но то е неизбежно и не е възможно
да се премахне напълно. То оказва влияние на из-
ходната мощност и на коефициента на полезно дей-
ствие.
Полезната мощност във втория обемен резонатор
се определи от израза
където
U2m е амплитудата на променливото на-
прежение на решетките на изход-
ния (втория) обемен резонатор;
= — амплитудата на индуктирания ток
в изходния обемен резонатор;
Lo — постоянната съставна на тока във
втория обемен резонатор;
Ва = р = о,9-т-О,6 — коефициентът на взаимодействие на
електронния поток с променливото
27
електрическо поле между решет*
ките на изходния обемен резонатор.
Като се вземат пред вид горните стойности на от*
делните величины и се заместят в израза за Р*, след
извършване на необходимите преобразования се по-
лучава, че възможната максимална полезна мощност
при двурезонаторния клистрон е
Ретах~О,С)84
Изразходваната загубна мощност в изходния обе-
мен резонатор е
Р^лг — 2 *^заг>
където Gjar обуславя загубната проводимост във вто-
рия обемен резонатор.
Мощността, отделена в товара, е
Ризх - мах ^заг*
Коефициеятът на полезно действие се определи
като отношение на полезната мощност във вторим
обемен резонатор към мощността, изразходвана от
източника за постоянно напрежение:
/%П19Х A СО r-QQ
— =°«58 ~ш~=0’58^ и0-
Амплитудата на променливото напрежение £/а/71ви-
наги трябва да бъде по-малка или равна на постоян-
ното напрежение Uo — U2m~U0.
Ако моментната стойност на напрежение-
то на първата решетка на втория обемен резонатор
ще бъде по-ниска от нула през отрицателния полу-
период, т. е.
28
В този случай електроните ще намалят скоростта
си и при наличието на отрицателно напрежение ще
се върнат обратно към първия обемен резонатор.
Когато стойностите на £72W и са максимални
(максималната стойност на Зэ е единица), за ще се
получи вьзможната най-голяма стойност, т. е. при
U2m = UQ и се получава 7^0,58.
От този анализ се вижда, че к. п. д. на резонатор-
ните клнстрони е нисък от порядъка на 20-:-25%.
Това е напълно естествено, понеже има неизбежни
загуби на енергия поради:
— ударите на електроните в страничните стеки на
пространството на дрейфуване;
— ударите на електроните в проводниците падвете
решетки на изходния обемен резонатор — уловителя.
На фиг. 7 е показан в разрез двурезонаторен кли-
строн.
Друг парамегър на резонаторните клнстрони е ко-
ефициентът на усилване, характеризиращ усилвател-
ните свойства. Този параметър се определи от отно-
шение™ на изходната мощност на клистрона към
входната мощност
Работата на клистронния усилвател по мощност
се оценява още и по параметъра стръмност,
определен от отношение™ на индуктирания ток в
изходния обемен резонатор към променливото напре-
жение Ulm, подадено към входния обемен резонатор
<? 12т
За усилването на свръхвисокочестотни трептения
се използуват клистрони с псвече от два резонатора —
многорезонаторни клистрони. На практика най-често
29
Нзбод на
енергията
Ел ектронен
прожектор
ГиВкоба
диафрагма
НастройваЩ
пръстен
__Изходен
—т отбор
Дължина
на дрейфа
^Входом
отбор
Решетка
Фиг. 7. Схема на конструкцията на маломощен дву
резонаторен клистрон
Фиг. 8. Схема на трирезонаторен усилвателен
клистрон:
1 — входнн обемен резонатор; 2 — междинен обемен ре-
аонатор; J — изходен обемен резонатор
30
се използуват клистрони с 3 и 4 обемни резонатора.
На фиг. 8 е показано устройството на трирезонато-
рен клистрон.
Предназначението на входния и изходния резона-
тор е, както при двурезонаторния клистрон. Меж-
динният резонатор е предназначен да извършва до-
пълнително групиране на електронния поток, за да
бъде намален броят на разгрупираните електрони
след първия обемен резонатор.
Входного напрежение на първия резонатор (напре-
жението, което ще се усилва) е с малка амплитуда.
| Поради това коефициентът на модулация на елек-
тронния поток М е малък и към втория обемен резо-
натор електроните ще бьдат негрупирани.
Втррият (междинният) обемен резонатор е настроен
на честотата на входния сигнал. При преминаването
на електронния поток през решетките му в него се
индуктира незначителен ток и понеже резонаторът
не е натоварен, той има голямо резонансно съпро-
тивление. Между решетките му ще се получи значи-
телно по амплитуда променливо напрежение. Това
напрежение оказва допълнително модулиране на елек-
тронния поток. В резултат на допълнителната моду-
лация електромният поток ще премине през третия
обемен резонатор, когато електрическото поле между
решетките му е спиращо и почти всички електрони
ще отдадат енергията си на изходния резонатор.
От изложеното е ясно, че трирезонаторният клис-
трон ще има по-висок коефициент на полезно дейст-
вие— теоретически к. п. д. достига до 73%. Увели-
чаване на к. п. д. може да се постигне чрез намаляване
на разстоянието между първия и междинния (втория)
резонатор или чрез изравняване на амплитудите на
променливите напрежения между решетките на тези
резонатори. Второго условие се изпълнява, като меж-
31
динният резонатор се разстройва малко спрямо че-
стотата на входния сигнал.
Усилвателните клистрони могат да бъдат класифи-
цирани, както следва.
Според вида на работата усилвателните клистрона
биват импулсни и с непрекъснато действие. При клк-
строните, работещи в импулсен режим, cr.i палите з.:
усилване са с малка продължителност и постъпват
към клистроннте през сравнително големи го прс-
дължителност интервали. Най-често импулсите са с
продължителност от няколко микросекунди до де-
сети от микросекундата. Честотата на повторение на
импулсите е от порядъка на стотици или хиляди
херца. При свръхдалечната радиолокация и в някои
други устройства усилвателните клистрони работят с
много дълги, милисекундни импулси. При осъщеса»
вяването на импулсна работа се използува аноднс-
импулсна модулация.
Когато усилвателните клистрони работяг в непре-
къснат режим, на изхода им има немодулирани или
модулирани по честота, амплитуда или фаза трепте-
ния през цялото време, докато на входа постъпва
сигнал. За да се получат мощни трептения с усилва-
телен клистрон, работещ в непрекъснат режим, той
трябва да работи като линеен усилвател, а модули-
рането по амплитуда, честота или фаза да се осъ-
ществява в предното стъпало.
Според нивото на номиналната изходна мощност
клистроните се подразделят на маломощни, със сред-
на мощност, мощни и свръхмощни.
За импулсни усилвателни клистрони, работещи в
дециметровия диапазон стойността на изходната
мощност е
маломощни — по-малко от 10 kW;
32
със средня мощност — от 10 kW до 1 MW;
мощни— от 1 MW до 100 MW
свръхмощни — повече от 100 МW.
За усилвателни клистрони с непрекъснато действие:
маломощни — по-малко от 10W:
със средна мощност — от I0W до 1 kW;
мощни — от 1 kW до 100 kW;
свръхмощни — повече от 100 kW.
Според конструкцията на обемните резонатори,
усилвателните клистрони биват с вътрешни и с вън-
шни резонатори. Двата вида резонатори се различа-
ват съществено по загубите от диелектрическия хис-
терезис. Тези загуби са мннимални при вътрешните
резонатори, понеже няма изолатори, и са по-големи
при външните резонатори. За различните усилвателни
клистрони броят на резонаторите е различен, като
може да достигне до шест, седем. Най-голямо при-
ложение намират четирирезонаторните усилвателни
клистрони с коефициент на усилване 35-=-50 dB.
Според възможността за пренастройване на работ-
ната честота усилвателните клистрони биват прена-
стройваеми и ненастройваеми. Преминаването от една
работка честота към друга при пренастройваемите
усилвателни клистрони се осъществява чрез механи-
ческа пренастройка на резонаторите в процеса на
експлоатацията.
Според вида на охлаждането усилвателните клис-
трони биват с естествено и с принудително охлаж-
дане. Отвеждането на топлината може да стане с
помощта на газ (въздух, азот и др.) или с помощта
на течност (вода, антифриз и др.) или по контактен
път.
Според начина на фокусирането на електронния
лъч се различават усилвателни клистрони с електро-
магнитна фокусировка, с електростатична фокусиров-
ка и с фокусировка с постоянни магнити.
3 Клистрони 33
Според начина на въвеждането и извеждането на
енергията усилвателните клистрони биват с коакси-
ален вход и изход; с вълноводен вход и изход; с
коаксиално-вълноводен вход и изход. Коаксиалните
входове и изходи се използуват при по-дълговълно-
вите • усилвателни клистрони, а вълноводните — при
мотните и сврьхмощните усилвателни клистрони, а
също и при вълаи, по-къси от 5 ст.
При всички усилвателни клистрони независимо от
това, в кой от горните раздели се класифицират, за
качествено сравняване, за оценка на предимствата и
за сравняване на недостатъците им се използуват
следните основни параметри.
Работна честота на усилваните трептения l
честотата, на конто се настройва резонаторът и от-
носно конто се извьршва измерването на основните
технически параметри. Усилвателните клистрони се
конструират и произвеждат с работна честота от
200 MHz до 40 GHz.
Честотен диапазон на усилваните тре-
птения — представлява непрекъснатият интервал от
честоти, при който основните електрически парамет-
ри на усилвателния клистрон са в границите, посочени
в техническата документация. При пренастройваните
усилвателни клистрони под честотен диапазон на
усилваните трептения се разбира интервалът от чес-
тоти, ограничен от двете гранични честоти на устрой-
ството за пренастройка.
Честотна лента на пропускане — пред-
ставлява разликата между най-високата и най-ниската
честота от диапазона, при която нивото на изходна-
та мощност има определена стойност, посочена в
техническата документация. За усилвателните клис-
трони честотната лента на пропускане се приема да
бъде в границите на честотите, за който мощността
34
е 0,5 Ризх П1ах, т. e. на ниво 3 dB. Честотната лента на
г;опускане за усилвателните клистрони в децимет-
ровия диапазон е йяколко процента, а за сантиметро-
вая— десети от прсцента от работната им честота.
Нчпоследък са разработени усилвателни клистрони с
исстотна лента на пропускане 15%.
Изходна мощност — представлява високочестотна-
т ! мощност, отдадена от усилвателния клистрон на
с.тласуван товар. Параметри на високочестотния то-
вгр са коефициенгът на стоящата вълна (КСВ) и
с зата на коефициента на отражение.
Ко е ф и ц и е н т ъ т на полезно действие
\ . п. д.) за усилвателните клистрони се определя от
к ношението между изходната мощност и консуми-
1 чата мощност. В зависимост от това, какво включва
; онсумираната мощност, се различават два вида к. п. д.
-промишлен к. п. д., когато в консумираната мощ-
м-ст се включват мощностите, консумирани от всич-
I 1 електроди на клистрона, в това число и от фо-
г сиращия електрод;
—електронен к. п. д., когато в консумираната мощ-
t1 »ст се включва само мощноезта, консумирана от
е* эдната верига на усилвателния клистрон.
11ри усилвателните клистрони с малка и средна
м ицност к. п. д. е до 30%, а при мощните и свръх-
мпщните е до 30—50%. Един от перспективните
насини за увеличаване на к. п. д. на усилвателните
клистрони с да се увеличи времето на взаимодейст-
вие на електронния лъч с високочестотното поле на
резонатора.
Коефициентът на усилване, изразен в де-
вибели, представлява отношението на изходната към
кходната мощност на усилвателния клистрон. Поне-
же постъпващата мощност във входа се отразява,
различават се два вида коефициента на усилване—
35
по падаща мощност и по преминаваща мощност
Коефициентът на усилване по преминаваща мощност
силно зависи от величината на £ССВ на входа Hi
клистрона.
Ниво на амплитудните и фаэови шу
мов-е — този параметър се отнася за клистрони,
конто се използуват в радиолокационни апаратури,
използуващи ефекта на Доплер, и се определи от
отношението на мощността на шумовете в честоти а-
та лента на Доплеровата честота (от един до стоти
ци килохерци) и изходната мощност на усилваните
сигнали, като се изразява в децибели за единице
честотна лента, която е 1Hz или 1kHz.
Време за готовност за работа — про-
дължителността на времето, ограничено от момента
на подаването на захранващите напрежения на усил-
вателния клистрон, до момента на установяване на
основните електрически параметри.
За да бъдат използувани усилвателните клистрони
в една или друга схема, е необходимо да се знаят
не само техните основни параметри, но и различим-
те характеристики, с помощта на конто е възможяо
да се изчисли и определи режимът на работа.
Анодната характеристика на усилвател*
ния клистрон, изразяваща зависимостта на из-
ходната мощност на усилвания сигнал от напре-
жението на анода е дадена на фиг. 9. От фигурата
се вижда, че съществува известна пропорционалност
между мощността и анодното напрежение до т. 1.
След тази точка мощността остава постоянна, а след
това започва бърэо да намалява при увеличаване на
анодното напрежение. Това става в случая, когато
анодното напрежение превиши работната стойност,
но на практика не се наблюдава. При изменението
на анодното напрежение вследствие на изменението
36
на товара се измени коефициентът на стоящата въл-
на (КСВ), а оттам и мощността, управляваща елек-
тронния лъч.
При изменението на анодного напрежение под
действието на изменението на скоростта на електро-
Фиг. 9. Анолна характеристика на усилва-
телен ^клистрон
ните се променя фазата на изходния сигнал спрямо
фазата на входния сигнал, което се изразява в гра-
дуси на един процент изменение на анодного напре-
жение. Експерименталните и изчислените данни за
изменението на фазата са достатъчно близки и пред-
ставляват 64-12° на 1% изменение на анодного
напрежение.
Отоплителната характеристика на усил-
вателните клистрони изразява зависимостта на из-
ходната мощност от отоплителното напрежение. На
фиг. 10 са показани няколко характеристики, като
37
за всяка една от тях може да бъдат разгледани два
участъка: АВ—участък, в който катодът работи в
режим на насищане; ВС—участък, в който катодът
работи в режим за пространствен з?ряд.
Фиг. 10. Отоплителна характеристика на усил-
вателен клисгрон
Изборът на един или друг режим се извършва
при разработването на клистрона.
За стабилността на амплитудата на изходния сиг-
нал сыцествено влияние оказза амплитудата на
входния сигнал. Характерът на изменението на из-
ходната мощност се определя от следните три ре-
жима на настройка:
—синхронен режим—характеризира се с това, че
резонаторите на усилвателния клистрон са настрое-
ни на честотата на входния сигнал;
—режим на максимален к. п. д.—характеризира се
38
Фиг. 11. Амплитудна характери-
стика на усилвателсн клистрон
с това, че изходната мощност, отдавана на товара
при оптимална входна мощност, е максимална, като
останалите параметри може да не са максимални;
—широколентов режим—характеризира се с това,
че в зависимост от
нз.стройката на кли-
строна честотната
лента е максимална.
Амплитудната
характеристика
изразява зависимост-
та на изходната мощ-
ност на усиления сиг-
нал от клистрона от
а и плиту дата на вход-
ния сигнал (фиг. 11).
От фигурата се риж-
да, че има два случая.
—първият случай
се отнася за синхрон-
на настройка на ре-
зонаторите, характеризираща се с рязка зависимост
на изходната от входната мощност (фиг. 11, крива 7);
—вторият случай се отнася за режим на максима-
лен к. п. д., при който се забелязва явлснието „хис-
терезис“.
Това явление се обяснява с факта, че при настрой-
ка в режим на максимален к. п. д. предпоследният
резонатор се настройва на по-висока честота. Поради
загряването на решетките на резонатора те се удъл-
жават, увеличава се капацитивният отвор и резона-
торът се разстройва откъм страната на по-ниските че-
стоти. Следователно клистронът се оказва настроен
в синхронен режим, вследствие на което настъпва
рязко намаляване на изходната мощност (пунктирна-
та крива на фиг. 11).
39
Амплитудыо-честотната характеристи-
ка на усилвателния клистрон, изразяваща зависимост-
та на изходната мощност от честотата на усилваните
трептения, е показана на фиг. 12. Тук са представени
Фиг. 12. Амплитудно-честотна характери-
стика на усилвателен клистрон
няколко криви, получени при различии стойкости на
изходната мощност. Нивото на изходната мощност
нараства само до определена стойност на входната
мощност, наречена оптимална. При стойности на
входната мощност, по-високи от оптималната, в харак-
теристиката се забелязва провал.
На фиг. 13 е показана зависимостта на изменение-
то на изходната мощност от изменението на КСВ
при различии стойности на товара за най-добрия слу-
чай (крива /) и за най-лошия случай (крива 2). Ако
се работи при товар с голят КСВ и неблагоприятна
фаза, значително се нагрява изводът на клистрона
и той може да излезе от строя, което с особено
40
опасно при мощните усилвателни клистрони. Ето за
що се налага да бъдат контролирани параметрите
на високочестотния товар.
Освен като усилвател двурезонаторният клист-
рон може да бъде използуван и като умножител на
честотата.
Когато двурезона-
горният клистрон се
използува като усил-
вател, входният и
изходният резонатор
са настроени на една
и съща честота—че-
стотата на входния
сигнал. В този случай
е от значение само
усилването на първата
хармонична на сигна-
ла, а всички останали
но-висши хармонични
Фиг. 13. Зависимост на изходнзга
мощност от КСВ на товара при
усилвателния клистрон
са подтиснати.
Когато двурезона-
горният клистрон се
използува като умно-
жител на честота, из-
ходният резонатор се
настройва на п пъти по-висока честота от честота-
та на входния сигнал. В този случай в изходния ре-
зонатор не е интересна първата хармонична, а /г-тата
хармонична, която обуславя честотата на трептения-
та в изходния резонатор да бъде п пъти по-висока
от честотата на първия резонатор. При клистронни-
те умножители на честота мощността на изходните
трептения с честота ли)(о)) е честотата на входния
сигнал) е значително по-ниска, като не превишава
41
10% от мощността на клистрона, използуван като
усилвател на сигнала с честота со, който се подавз
на входа му.
Двурезонаторните клистрони се използуват в ре-
жим на умножители на честотата, когато са необхо-
дими свръхвисокочестотни трептения с висока ста-
билност.
В приложение I са дадени параметрите на някои
видове клистрони, използувани като импулсни усил-
ватели и като усилватели на незатихващи трептения.
42
Б. ОТРАЖАТЕЛЕН КЛИСТРОН
1. ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО
Отражателният клистрон представлява електрова-
куумен прибор, в който енергията на постоянней
ток се превръща в енергия на свръхвисокочестотни
трептения. Отражателният клистрон се използува ка-
то хетеродин в радиолокационните приемници, като
задаващ генератор в усилвателните вериги, като ма-
ломощен генератор в радиорелейните линии, в из-
мервателните апарати и други устройства.
Отражателният клистрон намира широко приложе-
ние благодарение на редица предимства, който има
в сравнение с другите маломощни генератори на
свръхвисоки честоти. Към предимствата му се от-
насят:
—практически безинерционна пренастройка на ге-
нерираната честота в широки граници;
— ниско ниво на флуктоационните шумове;
— простота в експлоатацията и висока надеждност
в работата.
Принципът на работа на отражателния клистрон е
бил изложен през 30-те години от А. Н. Арсенев.
През 1940 г. В. Ф. Коваленко е предложил конструк-
цията на клистрона, като е дал и метода за прена-
стройка на честотата на клистрона, чрез изменение
на напрежението на отражателя (електронна наст-
ройка).
Голяма заслуга в разработването на теорията на
отражателния клистрон имат и стветските учени
43
С Д. Гвоздовер, Я. П. Терлецки, В. И. Калинин и др.
На фиг. 14 е показано устройството на отража-
телния клистрон. Катодът 1 е предназначен да еми-
тира електрони. За начално фокусиране на електрон-
Фиг. 14. Схема на устройството на отража-
телен клистрон:
1 — клтод; 2 — фокугирагп електрод; 3 — обемея
резонатор; 4 — отражател; 5 — народ на клистрона
ния поток се използува фокусиращият електрод 2.
В повечето конструкции на отражателните клистрони
фокусиращият електрод е галванически свързан с
катода, поради което потенциалите им са еднакви.
В някои конструкции фокусиращият електрод не е
свързан галванически с катода и тогава на него се
подава ниско отрицателно напрежение спрямо като-
да. На обемния резонатор 3 се подава положително
напрежение спрямо катода. Обемният резонатор има
отвор в централната си част, през който електрони-
те преминават и попадат в пространството между
44
резонатора и отражателя. Областта от резонатора,
в конто става взаимодействието между електронния
поток и високочестотното поле на обемния резо-
натор, се нарича високочестотен отвор на резо-
натора. На отражателя 4 се подава отрицателно на-
прежение спрямо катода. В пространс гвото между ре-
зонатора и отражателя електронният поток среща
спиращото поле на отражателя и се връща обратно
към високочестотния отвор на обемния резонатор.
В зависимост от конструктивните изисквания днес
са известии много разновидности на отражателните
клистрони. Класифицирането им може да стане по
няколко признака.
Според устройството на резонатора и начина на
свързването му с клистрона се различават отража-
телни клистрони с външни и вътрешни резонатори.
Клистроните с външен обемен резонатор работят в
честотния диапазон от 0,5 до 0,6 GHz. Вакуумната
част е направена от метал — стъкло или метал—
керамика. Решетките на клистрона се съединя-
ват с обемния резонатор с помошта на специални
пръстеновидни изводи (диафрагми). Пренастройване-
то на генерираната честота се осъществява чрез из-
менение на обема на външния резонатор. Отражателни-
те клистрони с вътрешен обемен резонатор от радиа-
лен тип работят в честотния диапазон от 6 до 160 GHz.
Отражателните клистрони могат да бъдат с ре-
шетки или без решетки във високочестотния от-
вор на обемния резонатор. Клистроните, при конто
високочестотният отвор на обемния резонаторе ог-
раничен от решетките, работят в честотния диапазон
от 0,5 до 36 GHz. Безрешетъчните отражателни
клистрони работят в диапазона на милиметровите
вълни 36 4-160 GHz.
В зависимост от начина на лренастройка на ге-
45
нерираната честота отражателните клистрони биват с
капацитивна пренастройка на честотата и с индук-
тивна пренастройка.
Отражателните клистрони с капацитивна пренас-
тройка на честотата имат вътрешен обемен резона-
тор. Изменението на честотата се осъществява чрез
промяна на собствените трептения на обемния резо-
натор посредством намаляване или увеличаване на
разстоянието между решетките на резонатора, т. е.
на неговия капацитет. Конструктивно възможността
за изменение на разстоянието между решетките на
резонатора е ссъществена, като една or стените на
резонатора е направена от гъвкав метал. С помощ-
та на специално устройство гъвкавата стена на
резонатора може да изменя разстоянието между ре-
шетките. Границата на пренастройка на честотата е
±5~--1О°/о от средната й стойност. Недостатък на
този метод за пренастройка на генерираната от
отражателния клистрон честота, е сравнително нис-
ката честотна стабилност при изменението на тем-
пературата и налягането на околната среда.
Отражателните клистрони с индуктивна пренаст-
ройка на генерираната честота имат външен обемен
резонатор. Изменението на честотата се осъществява
чрез вмъкване на метално бутало или на специални
винтове вътре в обемния резонатор. Тези клистрони
имат широк диапазон на пренастройка на честотата —
за сантиметровите вълни ± 20 °/0.
Недостатъкът им се състои в ниската стабилност на
честотата при климатични и механични въздействия.
Отражателните клистрони с допълнителен пасивев
обемен резонатор за пренастройка на честотата при-
тежават в сравнение с първите два типа висока
стабилност на честотата при въздействието на деста-
билизиращи фактори. Пренастройката на честотата се
46
осъществява чрез изменението на резонансната чес-
тота на пасивния резонатор. Понеже пасивният ре-
зонатор е свързан силно с активния, въпреки че взаи-
млдействието на електронния поток с високочестот-
ь -то поле става в активния резонатор, пренастройката
. да се осъществи чрез пасивния резонатор. Не-
щстатъкът на този начин е относително малкият диа-
пазон на пренастройката на честотата и възможността
п . възнккнат трептения с две различии честоти, съот-
зетствуващи на резонансните честоти на двата свър-
j ши обемни резонатори.
В зависимост от скоростта на пренастройка на
< стотата се различават отражателни клистрони с
шна и с бърза пренастройка. Бавната пренастрой-
! i се осъществява ръчно, а понякога и дистанцион-
} о, но с малка скорост. Отражателните клистрони с
б .'рза пренастройка имат специален механизъм за
[ ^менението на честотата. Задвижването на механиз-
ма за пренастройка на честотата става с помощта
г.а електродвигател, по предварително начертана про-
рама или от пулт за управление.
Отражателните клистрони за разлика от резона-
-ирните клистрони работят само в режим на въз-
буждане. Затова във всички схеми или устройства,
t вдето генерираните трептения не трябва да са с го-
.. ша мощност, се използуват отражателни клистрони.
11эради наличието само на един обемен резонатор
лефициентът на полезно действие на отражателни-
е клистрони е значително по-нисък от този на
мзурезонагорните клистрони. Поради горните съобра-
ения отражателните клистрони се използуват като
хстеродини в приемните устройства, в някои измер-
<ателни апаратури или уреди и др. Отражателните
клистрони генерират трептения с мощност от някол-
ко миливата до 10 W.
47
Основните параметри и характеристики на отра-
жателните клистрони са:
— работен честотен диапазон на генераторните
трептения;
— изходна мощност;
— диапазон на електронната пренастройка на чес-
тотата;
— спектър на нестабилността на честотата и мощ-
ността.
Останалите параметри.обаче не трябва да се счи-
тат за второстепенни (в буквалния смисъл на това
понятие). В някои случаи в зависимост от изисква-
нията някои от второстепенните параметри може да
се окажат основни. Например, когато отражателните
клистрони се използуват в апаратури с честотна мо-
дулация, параметърът линейна характеристика на
електронната настройка на честотата на клистрона
е основен.
Честотен диапазон на генераторните
трептения е диапазонът, в който клистронът за-
пазва параметрите, установени в техническата доку-
ментация.
При клистроните с механическа пренастройка на
честотата за граници на честотния диапазон се смя-
тат честотите (максимална и минимална), конто
съответствуват на максималната стойност на мощ-
ността в работния диапазон на генериране. Чес-
тотният диапазон на генерираните трептения Д/7 се
изразява в проценти и се изчислява по израза
Д5=2 1009/.
/max-r/min
където
/шах е максималната честота на работния честотен
диапазон;
48
finin — минималната честота на работния честотен диа-
пазон.
Изходна мо щ ноет — номиналната иэходна
мощност на клистрона в режим на непрекъсната ге-
зона N-i
Фиг. 15. Зони на генериране, типични за отражателнич
клистрон:
/ — централна честота на зоните на генериране; 2 А / — често-
о
тек диапазон на електронна;а пренастройка на честотата на кли-
строна в съэтветните зони на генериране
нерация е мощността, която се отделя върху съгла-
суваи високочестотен товар приноминални стойности
на напреженията на отоплението и на резонатора,
зададени в техническата документация.
Диапазон на електронната пренастрой-
ка на честотата — определи се като раэлика
4 КлИСТрОНИ
49
между максималната и минималната честота в ра-
ботайте области на зоните на генериране
2Д/=/тах /min •
За работна облает на зоната на генериране се
счита тази част от зоната, в границите на конто из-
ходната мощност, отделена върху съгласувания товар,
е по-голяма от половината максимална мощност -
фиг. 15.
Стойностите на диапазона на електронната пре-
настройка на честотата за различните зони на гене-
риране на отражателния клистрон са дадени в тех-
ническата документация. Стойностите на отделяйте
параметри за различните видове клистрони, а също
и стойностите на напреженията на отражателя, при
конто се осигурява съответният диапазон на елек-
тронна пренастройка на генерираната честота, са да-
дени в техническата документация и трябва да бъ-
дат спазвани точно във всяка апаратура или схема,
където ще работи отражателният клистрон.
Спектър на нестабилността на честотата и
мощността. Честотата и мощността на отражател-
ния клистрон са величини, конто в процеса на рабо-
та се изменят в зависимост от експлоатационните
условия. Факторите, конто влияят върху честотата
и мощността — вибрации, удари, шумове, температу-
ра, пулсации на захранващото напрежение и други,
им предават доста сложна зависимост от време-
то. Поради това генерираните сигнали не са моно-
хроматични и може да се представят във вид на
спектър от трептения, модулирани по амплитуда и
честота.
При разглеждането на спектъра на нестабилност-
та на честотата и мощността се срещат понятията
спектър на девиацията на честотата и
50
Честота на модулациятпа
Честота на сигнала
6
Фиг. 16. Спектър на девиз цията на
ните спектри на честотно
номиналната стойност на честотата на модулацията.
Този спектър се характеризира с хармоничните .г.,к-
трални) съставни на сигнала, конто се получавпт н
изхода на линейния честотен детектор, ако на вхо-
да му е подаден честотно модулиран сигнал.
Спектърът на девиацията на честотата се пред-
ставя с една линия на модулационната честота, ако
модулацията се извършва по синусоидален закон
или с две линии, эко модулацията става по закон,,
представляващ сума от две синусоиди (фиг. 16а, б).
Спектърът на честотно модулираните трептения
представлява разпределението на съставните с раз-
личните честоти по амплитуда или по мощност
(фиг. 16а, г).
В зависимост от законите на изменение на моду-
лираните трептения, в нестабилността на спектъра
на честотата и на спектъра на мощността ще им;
съществени различия.
При редовна периодическа модулация от един
или няколко източника спектърът на девиацията на
честотата и спектърът на изменението на изходната
мощност ще бъдат дискретни (фиг. 16).
При нестабилност на честотата (мощността) на
клистрона, имаща случаен характер (шумове), спек-
търът на девиацията (флуктоацията) на честотата
(мощността) е непрекъснат (фиг. 17).
Ако се допусне, че сигналът от генератора се мо-
дулира по честота с малък индекс на модулация от
няколко независими сигнала със синусоидална фор-
ма, то съставните на спектъра с комбинираните чес-
тоти ще бъдат доста малки и може да се прене-
брегнат. В такъв случай всяка двойка съставни чес-
тотно модулираните (ЧМ) трептения, равно отстоя-
щи от основната честота на сигнала, ще съответст-
52
вуват на отделка хармонична съставна в спектъра
на девиацията иа честотата.
Мощността на съставните на спектъра на честот-
но модулираните трептения за подобии случаи на
модулация се определи от израза
HOC^ //p
ци ринит
честота на сигнала
Фиг. 17. Спектър на девиацията на честота на генератора (а)
и спектър на сйгнала, модулиран по честота на шума (б)
Рл = Р°
(iFi}*’
к ьдето
Pfi е мощността на всяка /~т* съставна;
Р* — мощността на немодулирания сигнал;
ft — съставните на спектъра на девиация-
та на честотата;
Ft — честотата на повторение.
53
2. ПРИНЦИП НА ДЕЙСТВИЕ
Емитираните електрони от катода, след като бъ-
дат фокусирани от управляващата решетка, се ус-
коряват от положителния потенциал на обемния ре-
зонатор Uo . С увеличена скорост електроните пре-
литат в пространството, ограничено от двете ре-
шетки на обемния резонатор, и се устремяват към
отражателя. Вследствие на флуктоацията прелетели-
те електрони през решетките на резонатора възбуж
дат в него слаби трептения. Понеже пространство-
то между обемния резонатор и отражателя поради
отрицателния потенциал — U07Pt е спиращо за елек-
тронния поток, електроните эапочват да се заба-
вят— да намаляват скоростта си, докато отрицател-
ният потенциал на отражателя не ги насочи обрат-
но към обемния резонатор. При повторного преми-
наране на отразените електрони през обемния резо-
натор те отдават енергията си, с което се компен-
сира затихването в резонатора.
За да се онагледи принципът на действие на от-
ражателния клистрон, на фиг. 18 е показана прост-
ранствено-временната диаграма за групиране на елек-
троните.
Нека между решетките на обемния резонатор д i
съществува напрежение
Um sin о>/.
Електроните, когато напускат катода, се движат
със скорост v0, определена от масата, заряда им и
напрежението на обемния резонатор—
v0
2eU0
т
54
При прелитане на електроните през решетките
на обемния резонатор, те изменят скоростта си спо-
ред израза
z'i — sin со/).
След устремяването на електроните към отража-
теля скоростта им започва да намалява, като от
Фиг. 18. Пространствено-временна диаграма за груайране
на електрояите в отражателния клистрон
55
vL стига до нула, поради което отрицателният по-
тенциал на отражателя е достатъчен да отблъсне
електроните и те започват да се движат обратно
към резонатора.
От пространствено-временната диаграма се виж-
да, че електроните, който прелитат през обемния ре-
зонатор в момента, когато полето между решетките
му е ускоряващо (на втората решетка действува по-
ложителен полупериод на напрежението), са групи-
рани и проникват на по голяма дълбочина в прост-
ранството, ограничено от обемния резонатор и от-
ражателя. Тези електрони, който прелитат през
обемния резонатор, когато полето е спиращо (на
втората решетка действува отрицателен полупериод
на напрежението), са разгрупирани и проникват на
по-малка дълбочина в пространството между обем-
ния резонатор и отражателя.
В резултат на това явление електроните се връ-
щат отново към обемния резонатор в поток с раз-
лична плътност. Получава се изменение на модула-
цията по скорост, конто е налице до момента, кс-
гато електроните не са отразени от отражателя, в
модулация по плътност, конто се явява след отра-
зяването на електроните.
От фиг. 18 се вижда, че електроните, който пре-
литат през обемния резонатор в интервала от време,
ограничен от момента, когато напрежението на вто-
рата решетка е достигнало положителния си макси-
мум до момента, когато то достига отрицателния си
максимум, се отразяват от отражателя, като попа-
дат обратно на обемния резонатор във вид на елек-
тронен сноп с най-голяма плътност. Електроните,
конто прелитат през обемния резонатор в интерва-
ла от време, ограничен от момента, когато напре-
жението на втора га решетка е достигнало отрица-
56
телния си максимум, до момента, когато то достига
положителния си максимум, се отразяват като раз-
групиран електронен сноп—с минимална плътност.
Връщането на електроните от отражателя се обу-
славя само от напреженията на резонатора 47О и на
отражателя—£7ОТр . Чрез подбиране на напрежения-
та U0 и—Z/отр може да се създаде възможност от-
разеният електронен сноп да попадне в резонатора
винаги в момента, когато полето в него е спиращо.
Вследствие на спиращото действие на полето върху
електроните те отдават енергията си на резонатора
и поддържат в него незатихващи високочестотни
трептения.
Независимо от това, че принципът на действие на
отражателните клистрони е един и същ при всички
възможни конструкции, те могат да се класифици-
рат в следните четири групи:
1. Клистрони с малък диапазон и бавен механи-
зьм за пренастройка на генерираната честота —
0,5 4-1%. Тези отражателни клистрони се използу-
ват като хетеродини в радиолокационните приемни-
ци, а също и като импулсни генератори в свръхви-
сокочестотни предавателни устройства, за който не
се изисква голяма мощност. Генерираната мощност
е до lOOmW. Към тези отражателни клистрони, ко-
гато работят като хетеродини в радиолокационните
приемници, се предявяват следните изисквания:
— да осигуряват генериране на честотата, кояуо
да се различава от честотата на предавателя винаги
с една и съща постоянна стойност, равна на меж-
динната честота на приемника;
— да имат възможност за механична пренастрой-
ка на честотата в зададения честотен диапазон в
непосредствена зависимост от пренастройването на
честотата на предавателя;
57
— да осигуряват не по-лош спектър на нестабил-
ност на честотата и на мощността от зададените
при появата на дестабилизиращи фактори.
2. Клистрони с голям диапазон на електронната
пренастройка на честотата от порядъка на 84-10°/)
и клистрони с бърза механична пренастройка на
честотата, при това и в двата случая с малка мош-
ност. Тези клистрони се използуват за честотно мс-
дулирани хетеродини в радиолокационните лриемни-
ци със специално предназначение. Изискванията към
тези клистрони са:
— скоростта на пренастройка да не се понижав!
под зададената и да се осъществява по зададен
закон;
— изходната мощност да не е под зададената за
хетеродинните генератори в съответната апаратура.
3. Клистрони с широк диапазон на пренастрой-
ка на честотата и с малка мощност — до 100 mW.
Използуват се главно в измервателната апаратура i
в апаратурата за пренастройка на радиолокационни-
те приемници. Изискванията към тези клистрони са:
— да осигурят необходимата тирозина на диапа-
зона за пренастройка на генерираните свръхвисоко-
честотни трептения;
— изходната мощност на трептенията да не е
под зададената;
— да осигуряват необходимия спектър на AM л
ЧМ трептения.
4. Клистрони с тесен диапазон на пренастройка на
честотата и със средна мощност — над 100 mW.
Тези клистрони се използуват за предаватели в ра-
диорелейните линии и за генератори на свръхвисоки
честоти в предавателни устройства със средна мои?
ноет. Изискванията към тези клистрони са следните:
— осигуряване на стабилност на изходната мош-
58
ноет с течение на времето; »
—осигуряване на постоянна честота на трептения-
та през цялото време на работа;
— спектърът на AM и ЧМ трептения да не е под
зададения.
3. РЕЖИМИ НА РАБОТА
Отражателният клистрон почти винаги се използува
като генератор на свръхвисокочестотни трептения с
малка мощност. Условията, конто трябва да са на-
лице, за да може отражателният клистрон да гене-
рира, са същите, както за всеки друг генератор —
баланс на фазите и баланс на амплитудите.
За да има баланс на фазите, е необходимо елек-
тронният сноп да пристига от пространството за отра-
жение към решетките на обемния резонатор само в
момента, когато полето между тези решетки е спи-
ращо. Понеже токът в отражателния клистрон изо-
става с
2~j от напрежението на
решетка на обемния резонатор, то ако в мо-
фазата на напрежението на втората решет-
фазата на тока ще бъде со/ + • Когато
четвърт период
втората
мента t
ка е о)£,
електроните се връщат на резонатора, ьгълът на
прелитане ще бъде
0 = a)t 4- 2 +91,2,
а фазата на напрежението на втората решетка ще
бъде у = (i)t + 2л п.
След анализиране на горните два израза, като се
замести ъгълът на прелитане на електроните със
съответната му стойност и като се извършат необ-
59
ходнмите преобразуванмя, се получава израз, опре-
делят баланса на фазите в отражателния клистрон
2000 !и0 +7/отр) х п 4
където
I е разстоянието между обемния резонатор
и отражателя;
X - дължината на вълната на генерираните
трептения от отражателния клистрон;
п — цяло положително число, определящо об-
ластта на генериране на отражателния
клистрон.
Изразът за баланса на фазите дава възможност да
се подберат желаните /, X и п чрез подбиране на
подходящи Uo и — £70тр .
Пояснението за баланса на фазите е показано гра-
фически на фиг. 19 — пространствен©-временна диа-
грама за групиране на електроните при различии
стойности на напрежението на отражателя. На фигу-
рата електронните снопове са начертани само с по
три траектории — траектория™ на централния елек-
трон от снопа и траекториите на двата крайни елек-
трона от снопа. От диаграмата се вижда, че в зави-
симост от промяната на /70тр се измени /, а п е ви-
наги цяло число. В съотвествие с това се получа-
ват и различии области на генериране на отражател-
ния цлистрон. С помощта на условието за баланс на
фазите се установява в коя облает ще генерира от-
ражателният клистрон.
Второ условие, неооходимо за генериране на треп-
тения от отражателния клистрон, е балансът на мощ-
ностите.
Под баланс на мощностите се разбира равенство-
то между мощността на елекроните Pt ,отдадена на
60
обемния резонатор, и сумата от загубната мощност
н обемния резонатор Рзаг и отдадената мощност в
товара Рт •’
м
I
Плоскост на отражателя
о
и"
"о
v0
! централен
сноп
-U.
п=2
п=3
п=1
/ Втора
решетка
f if ff
Плоскосгп пре-
минаВаща през
среоата на от-
бора на резона-
тора
t
Ъ
Пърба ’ (
решетка
Фиг. 19. Пространствено-временна диаграма за групиране
на електроните при различии напрежения на отражателя
(за различии в)
t
61
Pt - Лаг + Рт
Отделяйте мощности се определят с изразите
U 2
Р •= и т G ’
* заг 2 ^заг
където Gsar е загубната проводимост;
ГГ.2
PT=~"GT ,
където GT е проводимостта на товара.
Следователно
/j 2
Ре = Яаг + Pr = 2m(G31r + GT ).
Числото п е винаги цяло положително и от него
зависи времето, за което снопът от електрони пре-
лита пространството на отвора на резонатора. Вре-
мето на прелитане на електронния сноп през отвора
на резонатора се определи от израза
^ = ПТ-\Т=
От израза се вижда, че в зависимост от п времето
т’пр ще има различии стойности, съответствуващи на
различии зони на работа.
I j2
На фиг. 20 е дадена кривата на Ре = —~ (G3ar + GT
Дадена е и кривата на мощността Рзаг .Начертани са л
мощностите за три различии стойности на п, т. е. за
три различии зони на генериране. Кривите на мош-
ностите Рт за трите различии зони пресичат кривагi
на мощността Ре .От пресечните точки на мощности -
1е Ре и Рт са спуснати перпендикуляри към абсцисна-
62
та ос, конто пресичат кривата на мощността Рзаг.
Между двете пресечни точки АБ се определи опти-
малната полезна мощност за дадената зона. От графика-
iace вижда,че при /г = 3, т. е. в трета зона на генерира-
Фиг. 20. баланс на мощное? ите в отражателния кли-
строн и зависимост на полезната мошносг от ве-
личината на товара
не, оптималната полезна мощност е най-малка. Това
се обяснява с факта, че при л = 3 електронният сноп
ще прелети по-голям път, отколкото при п = 1, т. е.
в първа зона. В резултат на това енергията на елек-
троните ще е по-малка, тъй като при прелитането
на пространството до отражателя върху тях са дей-
ствували стените на клистрона и обемните заряди.
Може да се направи изводът, че възможната мак-
63
симална полезна мощност, отдавана в товара, се по-
лучава при
G-r = С/Тапт-
Условията за получаване на трептения се изпълняв it.
ако мощността Ре е положителна величина, т. е. само-
Фиг. 21. Графика за определяне на устано-
вен режим на генериране в отражателаия
клистрон
възбуждането е възможно при изпълнение на услс-
вията за баланс на фазите и баланс на амплитудите.
За да се изясни възможността да бъдат реализи-
рани условията за генериране на свръхвисокочестот-
ни трептения, може да се разгледа колебателната
характеристика на отражателния клистрон, дадена
на фиг. 21.
Правата линия представлява графиката на напре-
64
жението (Um = I^ /?екв) върху товарного сопротив-
ление, създадено от първа хармонична на тока.
Определянето на момента на възникването на треп-
тения в отражателния клистрон става, като се на-
мерят пресечните точки на графиката на напреже-
нието Um с графиката, при която се получава мак-
симум на активната електронна проводимост, пред-
ставляваща синусоидалната функция от ъглите на
прелитане на електронния сноп 0 и 9. Синусоидал-
ната функция sin (0 + 9) може да приема стойнос-
тите 0,+ 1 и—1. При нулева стойност на синусоидал-
ната функция не може да има пресичане с графиката
на напрежението Umi поради което този случай се
изключва при изследването на въпроса за възниква-
нето на трептения в отражателния клистрон.
Когато синусоидалната функция sin (0+9)= +1,
дадена на фигурата с плътната крива, и sin (0 + 9) =
= — 1, дадена на фигурата с пунктираната крива,
имат пресечни точки с правата линия, представлява-
ща графиката на напрежението Um9 възникването на
трептения в отражателния клистрон е възможно са-
мо в пресечните точки 1,2 и 3 на правата линия с две-
те криви линии.
Достигането на т. 1 е възможно при сравнително
малка амплитуда на напрежението Um, т. е. при слу-
чай на меко самовъзбуждане. В случая на т. 2 са
възможни само неустойчиви трептения. Устойчиви
трептения се получават в т. 3 при голяма амплитуда
на напрежението Um, т. е. при случай на твърдо
самовъзбуждане. Напрежението Um може да има
голяма амплитуда, когато токът е много по-си-
лен, отколкото при меко самовъзбуждане.
Освен осигуряването на силен ток на обемния ре-
зонатор за твърдото самовъзбуждане е необходимо
да се пода де и високо напрежение. Тъй като изиск-
о Клистрони
65
ванията за получаване на твърдо самовъзбуждане
са по-тежки, генерирането на трептения от отража-
телния клистрон става само при режим на меко са-
мовъзбуждане.
При отражателния клистрон мощността, която
електронният поток отдана на резонатора, се израз-
ходва като полезна — отдадена в товара, свързан • с
резонатора, и загубна — изразходвана в обемния ре-
зонатор. Отношението на максималната мощност, от-
давана в товара, към мощността на електронния сноп
определи оптималния коефициент на полезно дейст-
вие на клистрона —
_ Рт
Чопт — •
При оптимална стойност на числото л, показващо
зоната, в която генерира клистронът, стойността на ^опт-
е 2 -Когато п се изменя, ще се променя и стойността
На 7]опт •
Ако стойността на п се намалява спрямо л0Пт, отда-
дената от електронния поток мощност на резонато-
ра ще се увеличава, но сдновременно ще се увели-
чава и загубната мощност в обемния резонатор, ко-
ято е пропорционална на квадрата на напрежението
на резонатора. Ако стойността на п се увеличава
спрямо Лопт, то отново т]Опт ще намалява поради
увеличаването на загубната мощност в обемния ре-
зонатор.
Отношението на мощността на електронния поток
към мощността, която клистронът консумира от из-
точника за ускоряващо напрежение, определя елек-
тронния коефициент на полезно действие на клист-
рона
66
кьдето
Ред е мощността на електронния поток;
Ро = Шо — консумираната мощност от източника
за ускоряващо напрежение.
Отношението между мощността, отдадена в това-
ра на отражателния клистрон Рг и консумираната
мощност от източника за ускоряващо напрежение
Ро, определи резултантния коефициент на полезно
действие на отражателния клистрон
В съвременните отражателни клистрони стойност-
та на резултантния коефициент на полезно действие
е от порядъка на единици процента, което обуславя
и случайте на използуване на отражателния клист-
рон—почти винаги в качеството на маломощен гене-
ратор на свръхвисокочестотни трептения.
Освен в режим на непрекъсната генерация, отра-
жателният клистрон може да работи и в импулсен
режим.
В импулсен режим на работа на отражателния
клистрон е нужно да се получат:
— маломощни свръхвисокочестотни импулси, ими-
тиращи ехо-сигналите от цели за настройка на ра-
диолокационните приемници;
— маломощни свръхвисокочестотни импулси в ла-
боратории условия за настройка на различии радио-
технически системи;
— импулси със средна мощност на излъчване от
радиофарове с малък радиус на действие;
—маломощни свръхвисокочестотни импулси с го-
лима продължителност в случайте, когато хетероди-
нът на радиолокационните станции е с двуканално
приемане.
67
Фиг. 22. Схеми за импулсна модуляция на напрежението на електроди-
те на отражателния клистрон (а, б), графики на изменението на моду-
лиращите напрежения в зависимост от времето (в, д, ж) и обвивати
криви на високочестотниге импулси (г,е,з)
Импулсни трептения могат да се получат от отра-
жателния клистрон чрез модуляция, конто може да
стане в катода (резонатора) или в отражателя. Кой
начин на модулация ще бъде използуван, се опреде-
ли от изискванията на апаратурата.
Ако се изисква изменение на честотата чрез про-
мина на напрежението на отражателя, модулацията
ще стане в катода (фиг. 22а) или в резонатора
(фиг. 22 б). На фиг. 22 в, г, д, е, ж, з са показани гра-
фиките на напреженията на електродите на отража-
телния клистрон и формите на обвиващите криви на
свръхвисокочестотните трептения, получени, когато
кондензаторът е включен между отражателя и като-
да (фиг. 22 в, г), или когато не е включен (фиг. 22е, з).
Двата максимума, показани на фиг. 22 г, съответст-
вуват на генериране в центъра на зонатаот отража-
телния клистрон, като продължителността им завися
от продължителността на предния и задния фронт
на модулиращия импулс.
В схемите на фиг. 22а и б напрежението между
отражателя и катода се запазва неизменно през вре-
метраенето на предния фронт, върха и задния фронт
на модулиращия сигнал. Ето защо формата на об-
виващата крива на свръхвисокочестотния импулс се
запазва при изменение на напрежението на отража-
теля в границите на зоната на генериране (фиг. 22е, з).
Основният недостатък на схемата на модулация в
клистрона по ток за получаване на мощни импулси
се състои в необходимостта от използуване на сил-
нотокови модулатори, конто да са изчислени по то-
ка на клистрона.
Доста често в радиоизмервателните прибори се
използува импулсна модулация на напрежението на
отражателя на клистрона. В такива схеми трябва да
се има пред вид следното: при механическата нас-
тройка на честотата се изменя широчината на зона-
та на генериране. Ако модулиращият импулс е с не-
правилна правоъгълна форма, ще се изменя продъл-
69
жителността на свръхвисокочестотния генериран им-
пулс. Пора ди това формата на модулиращия импулс,
подавай на отражателя, трябва да е идеално право-
ъгълна, а поляритетът му—отрицателен.
Пределно допустимата амплитуда на модулиращия
импулс се определя от условието да не се получава
пробив между електродите на клистрона и да има
възможност за получаване на импулсен ток в катода
с по-голяма амплитуда, отколкото амплитудата на
тока в катода при непрекъсната генерация от клис-
трона.
Допустимого увеличение на тока се определя О'
израза
3
/имп _| £/иМВ I 2 .
/непр I t/HenpJ
Ако импулсният ток се окаже с по-малка ампли
туда, това означава, че катодът работи в режим на
насищане (липсва пространствен заряд близо до по-
върхността на катода), поради което е възможно
бързото му разрушаване. Поради това е необходимо
да бъде намалено модулиращото напрежение.
Отражателният клистрон може да генсрира свръх-
високочестотни импулсни трептения с голяма про-
дължителност при модулация както в катода (резо-
натора), така и в отражателя. При клистрони с тън-
ки волфрамови решетки в работата на схемата при
модулация с дълги импулси в катода (резонатора)
може да се наблюдават следните явления:
—изменение на честотата на импулса поради за-
гряване на решетките;
—честотна модулация на генерираните свръхвисо-
кочестотни трептения при определени честоти на
повторение на импулсите.
70
Последното явление е свързано с механическите
резонансни трептения на електродите (преди всичко
на решетките), породени от действието на импулсни-
те хармонични на приложените между електродите
захранващи напрежения. Резонанс настъпва, когато
собствената честота на трсптение на електрода е
кратна на честотата на повторение на импулсите.
За отстраняване на двете явления е целесъобраз-
но модулацията да стане в отражателя на клистрона.
При такава схема на модулация през клистрона
протича постоянната съставна на тока и темпера-
турата на решетките не се изменя, поради което и
честотата на свръхвисокочестотните трептения е по-
стоянна през времетраенето на модулиращия импулс.
Модулацията на генерираната честота при определе-
ни честоти на повторение на модулиращите импулси
се отстранява чрез намаляване на импулсното напре-
жение. Импулсните електростатични сили се намаля-
ват пропорционално на квадрата на степента на на-
маляване на импулсното напрежение.
4. ЕЛЕКТРОННА НАСТРОЙКА И УСТОЙЧИВОСТ
НА ЧЕСТОТАТА НА ГЕНЕРИРАНИТЕ ТРЕПТЕНИЯ
Отражателният клистрон намира приложение като
генератор на свръхвисокочестотни трептения с мал-
ка мощност в различии схеми—като хетеродин в
приемните устройства, или за измервателни цели—за
да осигури възможност за изменение на генерира-
ната честота.
Отражателният клистрон притежава много ценно
свойство—генерираните от него трептения са зависи-
ми от напреженията, подавани на електродите му
или размерите на обемния резонатор. Благодарение
71
на това свойство е възможно да се изменя честота-
та на трептенията, като се изменят или захранващи-
те напрежения, или размерите на обемния резонатор.
Границата на изменението на честотата на генерира-
ните свръхвисокочестотни трептения не превишава
1% от средната стойност на работната честота, но
и при тези граници отражателният клистрон може
да бъде използуван в схеми и устройства, където е
необходима промяна на генерираната честота.
УпраВлението на свръхвисокочестотните трептения,
генерирани от отражателния клистрон, може да се
осъществи, като се изменя собствената честота на
обемния резонатор. Тъй като резонатирът на отра-
жателния клистрон с с неизменни външни и вътреш-
ни размери, собствената му честота може да се из-
меня, като се увеличава или намалява капацитетът
посредством механическо изменение на обема на ре-
зонатора, осъществено чрез вкарване или изваждане
на метално буталце. Този начин на изменение на ге-
нерираната честота от отражателния клистрон се из-
ползува за грубо регулиране на генерираните свръх-
високочестотни трептения.
Вторият начин за изменение на честотата на гене-
риране на отражателния клистрон е чрез изменение
на захранващото напрежение—по-точно чрез промяна
на напрежението на отражателя на клистрона, поне-
же във веригата на захранването на този електрод
не протича електрически ток.
Нека да разгледаме изменението на генерираната
честота чрез промяна на напрежението на отражате-
ля, като използуваме пространствено-временната ди-
аграма на фиг. 23. Да приемем, че отражателният
клистрон е настроен на някоя честота /0 в една от
възможните области на генериране. За тази честота
на отражателя на клистрона е подадено напрежение
72
Uот с- При това напрежение на отражателя електрон-
ният сноп, напускайки обемния резонатор, ще преле*
Фиг. 23. Прогтранствено-вргменна диаграма, поясняваща
електронната настройка на честотата на отражателния
клистрон
73
ратно към обемния резонатор в момента /о, когато
напрежението на втората му решетка е до^тигнало
своя положителен максимум, т. е. електронйият ток
(токът, захранващ резонатора) съвпада по фаза с
напрежение на резонатора. Проводимостта на обем-
ния • резонатор има чисто активен характер и честота-
та на трептенията е равна на резонансната честота
на обемния резонатор. На фиг. 23 електронният по-
ток е означен с плътни линии: ао, бо, в0.
Ако се измени напрежението на отражателя така,
че да бъде по-отрицателно—(Л>тР2, тогава електрон-
ният поток ще прелети на по-малка дълбочина в
спиращото поле на отражателя Z2 и електроните ше
се върнат към обемния резонатор по-рано от момен-
та, в който напрежението на втората решетка до-
стига положителния си максимум с време-Д/. В този
момент електронният поток ше изпреварва по фаза
напрежението на обемния резонатор. Проводимости а
на резонатора ще има капацитивен характер и чес-
тотата на генерираните трептения ще бъде по-висо-
ка от резонансната честота на обемния резонатор
На фиг. 23 електронният поток за този случай е
начертан с линиите а', б', в'.
Ако се измени напрежението на отражателя така,
че то да е по-положително от това, при което гене-
рираната честота от отражателния клистрон е равна
на резонансната честота на обемния резонатор—i/oni,
тогава електронният поток ще прелети на по-голяма
дълбочина в спиращото поле на отражателя и
тъй като ще измине по-голям път, на обемния резо-
натор ще се върне по-късно от момента, в който
напрежението на втората решетка на резонатора до-
стига положителния си максимум с време +Д£ В
този случай електронният поток ще изостава по фа-
за от напрежението на обемния резонатор. Проводи-
74
мостта на резонатора ще има индуктивен характер
и честотата на генерираните трептения ще бъде по-
ниска от рсзонансната честота на обемния резонатор.
От направените обяснения дотук следва, че изме-
нение™ на честотата, генерирана от отражателния
клистрон в дадена облает на генерация, ще става в
две посоки—към повишаване или към понижаване.
Възможното отклонение на генерираната честота
към повишаване или към понижаване ограничава диа-
пазона на електронната настройка на честотата. Тези
две граници се определят от стойността на напре-
жението на отражателя на клистрона, за което мощ-
ността на трептенията е два пъти по-малка от мак-
сималната. Двете гранични стойности на диапазона
на електронната настройка може да се определят
от променливото спиращо поле на обемния резона-
тор, при което попадащият електронен поток изпит-
ва спиращото му действие. В противен случай, т. е.
когато електронният поток, попадайки върху обем-
ния резонатор, не изпитва спиращото действие на
полето му, енергията на електронния поток не се
предава на обемния резонатор и възникналите в него
трептения се прекъеват.
Прието е зависимостта на честотата от напреже-
нието на отражателя да се характеризира с величи-
ната 5е, която се нарича стръмност на елек-
тронната настройка на отражателния клистрон:
2 __ д « ,
е Д^/отр
където
Дю е изменението на генерираната честота;
Ai/отр — изменението на напрежението на отража-
теля на клистрона.
Тъй като при електронната настройка на честота-
75
та на генерираните от отражателния клистрон треп^
тения, става изменение на проводимостта (изменений
на първата хармонична на индуктирания ток в обем^
ния резонатор), изменя се и полезната мощност, от^
дадена в товара.
Фиг. 24. Кризи на изменението на чест лата на генериране
и диапазон и на електронната настройка за различии зони
на генериране от отражателния клистрон
Зависимостите на мощността в товара и на изме-г
нението на честотата от напрежението на отражате-'
ля за различните зони на генериране са представени!
на фиг. 24.
При конструирането на отражателните клистрони!1
стремежът е винаги да се постигне линейна зависи-г
мост на честотата от напрежението в границите на!1
електронната настройка - 2До>. Стръмността на кри-л
76
вата на електронната настройка за различните видо-
ве отражателни клистрони е
5. =0,2 4-0,6М^-.
Електронната настройка на генерираната от отра-
жателния клистрон честота се осъществява с помощ-
та на система за ав-
томатична нас тройка
на честотата (АНЧ) и
система за стабилиза-
ция на честотата (ССЧ).
Системата за ав-
томатична настрой-
ка на честотата (АНЧ)
на отражателния кли-
строн е предназначе-
на да изменя честота-
та така, че честотната
разлика между гене-
рираните честоти от
предавателя ихетеро-
дина да е винаги
постоянна величина,
съответствуваща на
междинната честота
на приемного устрой-
ство.
На фиг. 25 е пред-
ставена блок-схема
на система АНЧ.
Фиг. 25. Блок-схема на системата
за автоматична настройка на че-
стотата (АНЧ) на отражателния
клистрон,
Честотният дискриминатор и усилвателят на по-
стоянен ток са предназначени да създадат отрица-
телна обратна връзка по честота под действието на
сигнала на грешката, действуващ на отражателя на
клистрона.
77
Сигналът на грешката се получава в резултат на
изменението на генерираната честота от предавателя
или на тази от хетеродина вследствие на механични
или температурки промени.
Междинночестотният усилвател увеличава коефи-
циента на отрицателната обратна връзка по честота.
Филтърът, включен в изхода на системата на АНЧ,
е предназначен да изключи възможността от само-
възбуждане на схемата.
Диапазонът на електронната настройка на честота-
та на отражателния клистрон, осигурен от системата
АНЧ, се определи в зависимост от изменението на
честотата на хетеродина спрямо честотата на преда-
вателя в експлоатационни условия.
За подобряване на спектъра на трептенията на
клистрон ните генератори се използува система за ста-
билизиране на честотата — ССЧ.
Системата за стабилизиране на честотата (ССЧ) се
подразделя на амплитудно-честотна пренастройка и
амплитудно-фазова пренастройка на генерираната от
клистрона честота.
На фиг. 26 е представена блок-схема на система
за амплитудно-честотна пренастройка на честотата
(а) и амплитудно-честотна характеристика на балан-
сен дискриминатор (б).
При тази система стабилизирането на честотата на
клистрона се постига чрез непрекъснатото й сравня-
ване с еталонна честота. Изменението на честотата
на клистрона в една или друга посока се осъщест-
вява под въздействието на сигнала на грешката, про-
порционален на разликата между еталонната честота
и честотата на клистрона.
Напрежението на сигнала на грешката след усил-
ване се подава на отражателя на клистрона в така-
ва фаза, при която за сметка на електронната пре-
78
настройка на честотата се анулира честотната места-
билност на генератора.
Източниците на еталонна честота могат да бъдат
активни и пасивни. Към активните еталони на често-
Фиг. 26. Блок-схема на балансна система за стабилизиране
на честотата на клистрона (а) и амплитудно-чесютна харак-
теристика на балансния дискриминатор (б)
та спадат кварцовите генераторы, молекулярните ге-
нераторы или някои други генераторы, а в някии
случаи и самият генератор на предавателя. Към па-
сивните еталони на честота спадат обемните резона-
тори и поглъщащите звена с гаэ. От двата вида
79
еталони на честотата на най-удобни и надеждни за
експлоатация са пасивните.
С помощта на честотния дискриминатор се уста-
новява в коя посока се е изменила честотата (дали
се е увеличила или намалила в сравнение с еталон-
ната честота) и се преобразува изменението на чес-
тотата в сигнал на грешката. Такова преобразу ване
може да стане след сравняване на честотата на пре-
давателя с междинната честота (при системи АНЧ,
използуващи за източник на еталонна честота пре-
давателя на устройството), или след сравняване на
генерирания спектър от честоти с нулевата честота
(при системи с амплитудно-честотна пренастройка със
свръхвисокочестотни дискриминатори, работещи с
обемни резонатори).
Дискриминаторите, работещи с обемни резонатори,
биват два вида: небалансни и балансни. Напрежение-
то на сигнала на грешката при небалансните дискри-
минатори се получава чрез преобразуване на моду-
лацията от честотна в амплитудна при положение,
че основната честота на генериране съответствува на
склона на резонансната характеристика на обемния
резонатор.
Балансният дискриминатор може да бъде предста-
вен във вид на два детектора, включени към обем-
ния резонатор, амплитудно-честотните характеристики
на който се пресичат — фиг. 266. На същата фигура
с Аепрекъсната линия е начертана характеристиката
на балансния дискриминатор.
В системата с фазово-амплитудно поддържане на
честотата сигналът на стабилизирания генератор и
сигналът на еталонния генератор се сравняват по фа-
за. Блок «схема на такава система е дадена на фиг. 27.
Сигналът на грешката ще бъде пропорционален на
разликата между фазите на двата сигнала — на ета-
80
лонния и на стабилизирвания генератор. Понеже чес-
тотите на двата генератора се различават помежду
си с междинната честота, то в такъв случай в меж-
динночес7отния сигнал ще влизат нестабилностите на
стабилизирвания генератор .
Фиг. 27. Блок-схема на система за фазово-ампли-
тудна настройка на честотата
Степента на потискане на нестабилността на сиг-
нала на генератора се определя с коефициента на
стабилизиране, който зависи изцяло от честотата на
паразитната модулация. Тази зависимост се определя
по следния начин: амплитудно-честотната и фазово-
честотната характеристика на стабилизираната систе-
ма трябва да бъдат такива, че коефициентът на об-
рати ата връзка да е по-малък от единица за тези
честоти от паразитната модулация, за който фазата
на сигнала на грешката, постъпващ на отражателя
на клистрона, се завъртва на ъгъл, при който обрат-
ната връзка става положителна. Ако това условие не
е изпълнено, стабилизиращата система се самовъз-
бужда.
6 Клистрони 81
Подобии на системата за амплитудно-честотно под-
държане на честотата на стабилизируемня генера-
тор са и системите със спомагателна модулация на
честотата на клистрона в катода (резонатора). В те-
зи системи фазовият дискриминатор определи поляр-
ността на сигнала, която се променя на 180° при от-
клонение на честотата на стабилизируемня генера-
тор в различии страни, от честотата на опорния ге-
нератор.
В редица случаи системите за стабилизиране на
честотата на клистрона са изградени, като се изпол-
зува фактът, че променливият сигнал в товара на де-
тектора изменя фазата си на 180°, ако честотата на
Фиг. 28. Блок-схема на система за стабилизиране на че-
стотата на клистрона с модулация на напрежението на катода
клистрона се изменя относно честотата на опорния
обемен резонатор (при системите за стабилизиране
на честотата — фиг. 28), или ако работната точка се
82
измества от центъра на зоната на генериране (при
системите за стабилизиране на мощността—фиг. 29).
За нормалната работа на тези системи е’необходимо
напрежението на катода (резонатора) да се модули-
ра с напрежението на спомагателен източник.
Фиг. 29. Блок-схема на система за стабилизиране на мощ-
ността на клистрон с модулация на напрежението на катода
В резултат на действието на тези системи проти-
чащият ток през клистрона ще създаде падение на
напрежение върху катодния товар и напрежението
между катода и резонатора ще намалее и ще стане
по-малко от номиналната си стойност. За редица ви*
дове клистрони, особено за тези със силен ток, то-
ва довежда до появяването на електронен хистере-
зис. В такива случаи във веригата на катода се пос-
тавя индуктивно, а не активно съпротивление, или
се въвежда регулиране на напрежението от източ-
ника за захранване на катода.
83
Много високите изисквания, предявявани към спек-
търа на трептенията на клистронния генератор, на-
лагат по необходимост да се отчетат съставните от
спектъра на нестабилността на сигналите на стаби-
лизируемия генератор. Те са обусловени от паразит-
ните с и гнали на отражателя за сметка на нестабил-
ността на електронните прибори от системата за ста-
билизация на честотата на клистрона.
В тези системи, наред с полезния сигнал на отра-
жателя на клистрона постъпват различии шумове,
свързани с нестабилността на мощността на клист-
рона или шумове от детектора на честотния дискри-
минатор.
При отсъствие на механична въздействия върху
хетеродинния блок спектърът на нискочестотните
флуктоации на честотата на хетеродинния клистрон,
работе щ в система с амплитудно-честотно поддър-
жане на честотата с балансен дискриминатор, се оп-
ределя главно от шумовете на детектора на честот-
ния дискриминатор.
Вибрациите и ударите, въздействуващи върху хе-
теродинния блок, а също и върху механизма за пре-
настройка на честотата на еталонния резонатор, мо-
гат в значителна степей да влошат честотния спек-
тър на хетеродинния блок.
При изместване на работната честота на клистрона
от центъра на зоната на генериране към нейния край
(при температурка промяна на условията за работа
на приемника) се намалява мощността на хетеродина.
Това намалява стръмността на характеристиката на
честотния дискриминатор и на цялата система за
стабилизиране на честотата. Поради това в устрой-
ствата, където се изисква висока стабилност на чес-
тотата на хетеродина, трябва да се използуват от-
84
ражателни клистрони с малък по абсолютна стой-
ност температурен коефициент на честотата.
От анализирането на работата на клистрона в сис-
темите с амплитудно-честотно и фазово-амплитудно
поддържане на стабилността на честотата следва, че
преместването на работната честота от центъра към
края на зоната на генериране довежда до увелича-
ване на шумовете в клистрона за сметка на напре-
жението на източника за захранване.
В приложение II са дадени параметрите на отра-
жателни клистрони, намиращи приложение в раз-
личии свръхвисокочестотни апаратури.
85
Многорезонаторни усилвателни клистрони Приложение /
I № по ред Тип Работе» честотен диапазон 1 Изходна мишносг Коефициент на усил- ване Анодно) напре- жение | а Напреже- ние на фокус, електрсд | Охлажд: не
1 | MHz k и KV 1 : v ।
А КЛИСТРОНИ, РАБОТЕЩИ В РЕЖИМ НА НЕПРЕК'ЬСНАТИ ТРЕПТЕНИЯ
1 1 К-365 400-f- f00 10,5 34 I 17.0 ! - ; 200 | водно и въэдушно
2 1 К-376 1 470 : 610 26,5 34 1 16,0 също
3 I К-377 590 ч- 720 26,5 34 17,0 I 1 1 1
4 5 К-380 ! К-381 ’ 470 ч 610 । 590 ч- 720 , 5,5 5,5 1 34 9,0 9.0 1 1 1 1 принудително също
6 К-382 I 500 800 5,5 , 34 9.0 1 1
7 К-329 962 + 1213 6,5 ! 29 10,0 1 —- 1 въздушно водно и въздушно
8 VA-853 755 ч- 985 75.0 1 50 26,0 351 —
9 VA-849 ,7125ч 8500 20,0 40 , 23,0 i 32 , - ; водно
10 1 VA-851 9200+11000 25,0 28 । и,о ! 24 - също
И VA-822 1700 ч- 2400 1,0 43 i 8.7 , 15 —
12 ; VA-802 4400 ч- 50001 1,0 1 10 6,0 ; 35 — въэдушно | СЪЩО 1
13 I VA-834B 1300 •,0 12 । 7,5 28 . —
14 1 V - 27В | 9200 1 0,006 ! 1.3 1 5 ; ~
Б. КЛИСТРОНИ, РАБО1ЕЩИ В ИМПУЛСЕН РЕЖИМ
1 V- 24 9000 ч- 9600 50 0 56 : зб.о 1 28 ! — ! въздушно
2 SAL-321 ' 1300 20000,0 33 209,0 34 1 — течно
3 К-352 i 2998±5 6000,0 32 1 19)0 1 — въздушно
4 К-352В ! 29984-5 6000,0 32 190,0 —- 1 —— също
5 К-347А 580 ч 615 600,0 33 75.0 — —
Фиг. 30. Външен вид на някои видове клистрони:
2J а - VA<853; б - VA-849; в - VA-822; г - V-27B; д — VA-85/;
г — VA-802, ж VA434B; з — V-24: a—SAL-321
ОС
Ос'
Продължение на приложение I
Многорезонаторни усилвателни клистрони, производство на СССР
А. Клистрони, работещи в режим на непрекъснати трептения
№ по pel Електрически параметри Изме- рение 1 КУ-ЗО1 j 1 КУ-302 ! КУ-ЗО4А КУ-ЗО4 КУ-308
1 Работен диапазон cm 304-31 38-39 364-37 364-37 304-36,6
2 Отоплително напрежение ' V 6:8 6^8 7 6,5 11
3 Отоплителен ток ' mA 60 60 40 — 6
4 Анодно напрежение I kV 1 14: 15,5 14 : 15,5 12-14 6,5 9
5 Катоден ток । mA 2,2 2,2 1 3,2 1,3
6 Изходна мощност | kW । 10 10 10 10 3
7 Коефициент на усилване dB । l 40 j 40 36 ! 40 35
8 Коефициент на полезно . % i 30 30 25 i 35 35
9 действие Место тна лента на пропус- кам на ниво 3 dB ! MHz 1 6 6 10 i 1 ; 6 6
Б. Клистрони, работещи в импулсен режим
№ ПО ред Електрически параметри 1 Намерение КИУ-12 1 КИУ-15
1 Работна честота GHz ) 2,8 1,82
2 Изходна импулсна мощност w : 1 20 20
3 Усилване 1 dB । 40 35
4 Честотна лента на пропускане на ниво 0,4 dB MHz i 14 18
5 Коефициент на полезно действие 40 40
6 Продължителност на импулса i I 2,2 6
7 Напрежение на лъча kV 1 280 280
8 Интензивност на магнитното поле Oe 800 700
Сг>
СО
co
О
a
Фиг. 31. Външен вид на усилвателни клистрони, производ-
ство на СССР:
а — КУ-304, КУ-304Л, КУ-308; 6 — КУ-dOu, КУ-310А. КУ-310Б в - КИУ-12КИУ-15
Приложение И
Параметри на отражателните клистрони
Тип Честотен диапазон, MHz Диапазон на £електр. на- дстройка на честотата, На прежеиие ^ка резонатора. В ток на ре- > зонатора. Напрежение на отражат макс.—мин. V 1 1 Sg I о х Вид на настой- Отопление
на пре- жеиие, V ток 1 А
I Им < мош ката
к-зсо 9320 + 9500 30 350 35 — 90ч —150 ! 30 с микрометър 6,3 0,6
К-302 9200 ч 9500 30 350 35 — 80 ч —165 30 сыцо 6,3 0,6
К-305 9250 ч 9500 35 350 35 1— 80 ч — 170 25, външна 6,3 0,6 1
К-308 8800 ч 8900 1 40 350 35 — 140ч -220 1 40 с микрометър 6,3 0,6 '
К-311 8500 ч 9500 1 30 350 35 I—165 ч —365 45| с винт , 6,3 I 0,6
К-312 9430 ч 9650 1 30 350 35 |-110ч -180 30.с микрометър 6,3 0,6
К-313 9645 ч- 9775 30 350 35 - 80 ч- -180 251 външна 6.3 0,6
К-324 9000 ь 10000 30 350 35 —250 ч -400 45 с винт 6,3 0,6
К-335 9555 ч 9685 30 350 35 — 110ч —180 25 с микрометър 6,3 0,6 !
К-337 9000 ч- 1001,0 24 350 35 —250 ч -400 45 с болт 6,3 0.6
К-340 9300 ч- 9000 40 300 25 - 90ч -175 35 с един, винт 6,3 о,б ;
К-342 8500 ч- 9000 35 350 35 —150ч —275 45’ с болт 6,3 0,6
К-359 8100 ч- 8750 , 55 350 45 — 90ч- —185 90, също 6,3 1.2 I
К-ЗМ 10700 ч- 10725 1 20 300 ! 25 -150 ч —250 271 6,3 0,6
К-361 В 10675 ч- 10700 20 300 25 — 150ч —250 27 6,3 0,6 I
К-364 9295 ч 9395 1 40 350 32 -170ч -220 40 6,3 0,6 1
к-3-6 6125 ч- 7750 35 759 75 -250ч -400 1200, с микрометър 6,3 0,8
К-343 80 1 350 i 30 — 50ч -250 40
12000 ч- 14500 50 350 ' 30 —ЮЭч -350 50 с един, винт | 6,3 | 0,6
<0
Продължение на приложение п
Параметри на отражателните клистрони
Тип Честотен диапазон, MHz ,Л.- ihs напрежение <на резонатора 2 ток на > резонатора, Напрежение на отражат. Находка мощност, Вин на настройката Отопление
напре- жение, V ток, А
X х MHz
макс.-ь V мин.
К-346 145004-17000 120 350 30 — 504- —250 ’35;с един, винт 6,3 1 1 0,6
750 350 30 — 100 4- - 35 *45
К-351 8500 4- 9655 35 300 40 — 804- —190 65’с един, винт 6,3 1 W 1
42 250 30 — 404- -125 301
К-358 105004-12200 50 300 40 -1004- —400 1001 с шайба 6,3 1,2
60 400 60 -1004- —400 250
К -394А 105004-12200 50 300 40 —100 + —400 100 С един, винт 1 6,3 1,2
107004-11700 1 60 1 400 60 — 1004 —400 250
К-3 8А 45 I 250 20 !— 504- -225 50 С един, винт . 6,3 0,8
1 1117004-12700 70 450 48 —125 —325 250
К-398В 45 1 250 20 - 504- —225 . 50 С един, винт 1 6,3 ' 0,8
i 70 400 1 48 —125-ь -325 I 200 1 ।
Продължение на приложение II
Параметри на отражателям клистрони, производство на СССР
А. Отражателни клистрони за сантиметров диапазон
№ Електр. параметри Иамере иве | К-308 ' К-26 к-зз 1 К-48 1 К-60 |
1 Работен диапазон ст ! 7,54-88 454-60 1,8 4-2,1 ! 6,84-8,8 1 3,14-3,3 i
2 Отоплително напрежение i V । 6,3 6,3 | 6,3 I 6,3 1 6,3 1
1 з Огоплителен ток А 0,85-1 1,2 0,5 : 0,8 0,454-0,7 0,64-1.2 1,0-1,4
; 4 Напреж. на резонатора V 220 250 400 300 220
5 1 Напреж. на отражателя , V 1 100-300 । 80 : 350 150 : 600 504-4(0 904-250 !
! 6 1 Катоден ток mA 70—140 , 50-ь 85 20-45 254-70 20 4-50,
7 Общ ток на отражателя рА 7 1 5 20 7 з
8 ! Изходна мощност : w 500-600 100 10 100 30
1 9 । Диапазон на електронната 1 MHz 1 25 1 5 40 30 30
настройка I 1
CD
Б. Отражателни клистрони за дециметров диапазон
№ Електр. параметри Изме- । реиие । K747 ; 1 К 746 K745 [ K744 K743 K741 K77O K769 K768 K767
1 Рабоден диапазон GNz 1 ; 16,7 20 23 27 ,3 33,3 36,2 43 52,7 1 57,6 64
2 Исходна мощност mW 1 + 20 | 15 + 23 15 27,3 15 + 33,3 10 + 36,6 10 + 43 10 + 52,7 20 + 57,6 20 + 64 20 ; + 70 20
3 Диапозон на електр. настройка 1 MNz ! 20 20 20 20 30 40 40 40 40 60
4 Напрежение на лъча V ; 1200 1200 1200 1800 1800 2000 2000 2400 2000, 2400
5 Ток на лъча mA 15 .5 ,s 15 15 15 15 15 15 | 1 15
ЛИТЕРАТУРА
1. Д робов, С. А. — Радиопередающие устройства. Воениз-
дат, 1951.
2. Иванов, А. Б., Л. Н. Сое нови ин, — Импульсные пе-
редатчики СВЧ. Сов. радио, 1956.
3. Н е й м а н, С. М. — Курс радиопередающих устройств, ч. I.
Сов радио, 1957.
4. Техника сверхвысоких частот (перевод с английского), ч. I,
Сов. радио. 1953.
5. Евтянов С. И. — Радиопередающие устройства. Связь-
издат. Москва, 1950.
6. Детали и елементы радиолокационных станции, ч. 1 и II —
(переводе английского), под ред. А. П. Брейтборта Сов.
радио, 1952.
7. Техника радиолокации, ч. II. — Воениздат, 1949.
8. Радиолокационная техника, ч. I и II — (перевод с английс-
кого). Сов. радио, 1949.
9. Основы радиолокационной техники, ч. II. Оборонгиз, 1951.
10. Техника сверхвысоких частот — перевод с английского), ч. I,
Сов. радио, 1953.
11. Кацман, Ю. А. — Вопросы теории многорезонаторных
клистронов. Связьиздат, 1958.
12. Гапонов, В. И. — Электроника, ч. II. 1960.
13. Власов, В. Ф. — Электронные и йонные приборы, 1961.
14. Л е в и ч ев, В. Г., Я. В. С те п у к, Б. И. Фогельсон —
Основы радиотехники и радиолокации — радиопередающие и
радиоприемные устройства. Воениздат, 1962.
15. Хай к ин, А. 3. — Мощные усилители на многорезонатор-
ных клистронах. Издательство „Связь“, 1964.
16. Лебедев, И. В. — Техника и приборы сверхвысоких час-
тот. Изд. „Енергия“, 1964.
95
КЛИСТРОНИ
книжка 11
Автор Лилия Манилова Георгиева
Рецензент инж. Еньо Георгиев Енев
Научен редактор инж. Искра Неделчева
Худ. редактор Л. Басарева Худ. на корицата /7. Петрунов
Техн, редактор Дим. Боев Коректор М. Богданова
Дадена за набор на 21. VI. 1969 г. Подписана за лечат на 10. VI. 1969 г.
Печатни коли 3 Тираж 3,275 Издателски коли 3
Формат 71x100/16 Тематичен № 46 Издателски № 6194, Ш-1
Пена 0,25 лева
Държавно издателство ,,Техника", бул. ,,Рускн" 6, София
Държавиа печатника „Г. Димитров", Шумен, пор. М 920
В книжките на библиотека
по радиоелектроника са за-
стъпени въпроси от следните
области на слаботоковата тех-
ника:
радиоизмервателната техни-
ка
радиоприемна и радиопре
давателна техника
телевизионна техника
телефоныа и телсграфна
техника
електроакусгика и звукоза-
пис
жична радиофикация
електромедицина
елементи на радиоелектрон-
ните апаратурн
Книжките от библиотека по
радиоелектроника са написани
от добри спечиалисти с дъл-
гогодишна практика. Пред-
назначени са за работниците
по ремонта и поддържането
на слаботоковите апаратури,
радиолюбителите, учащите се
в технику ми те и политехни-
ческите училища и др.
БИБЛИОТЕКА ПО РАДИОЕЛЕКТРОНИКА
Цена 0,25 лева