входного и выходного резонатора; Q 2 - нагруженные добротности входного и выходного резонаторов; т| - к. п. д. выходного резонатора.

Так как обычно и^Ш^ = 5 -;- 8; pi ~ р^з; Q i > Q., т)к > 0,8, то Кр получают около 15 дБ.

Электронный к. п. д.

ris = P..jPo = UhJi {X)l{Uoh) = Ui (X), (7.4)

где Ро = oh - средняя мощность луча; \ = UJUq - коэффициент напряженности режима. Если = 1, а 1 (1.84) = 0,582, т. е. имеет максимальное значение, то т)этах = 58,2 %. На самом деле < 1, так как в противном случае часть электронов будет отбрасываться от второго пространства взаимодействия в дрейфовое пространство. Кроме того, часть электронов оседает на стенках дрейфового пространства (трубы дрейфа) *\ сетках резонаторов, сказывается вредное действие сил пространственного заряда, расталкивающих электронные сгустки, и влияние конечного времени пролета электронов через пространства взаимодействия. Все это приводит к тому, что реальные значения электронного к. п. д. получаются более низкими (т)э = = 10 25 %) и двухрезонаторные пролетные клистроны обычно не используют на высоких уровнях мощности.

Ширина полосы рабочих частот пролетного клистрона определяется добротностью его резонаторов. Так как добротности резонаторов, особенно входного, обычно велики, то ширина полосы рабочих частот таких приборов небольшая и составляет единицы процентов.

В выражениях (7.1) - (7.4) не учтен ряд важных факторов, поэтому они имеют оценочный характер. Однако в них могут быть введены поправочные коэффициенты, учитывающие тот или иной фактор.

Вредное расталкивающее влияние пространственного заряда, т. е. продольную разгруппировку, можно учесть, вводя поправку на параметр группировки X (2.38):

X = (Xsmhs)l{hs), (7.5)

* Электронный поток в клистроне движется в пространстве, ограниченном металлической поверхностью круглой цилиндрической формы. Эта поверхность образуется последовательно расположенными друг за другом отрезками труб, которые называются трубами дрейфа.

где /1 = (1/Уо)КеЛ/{тр 1о) = КЗл-lOV/t/r - параметр пространственного заряда; Jn - постоянная составляющая плотности тока луча

Так как VeJo/(meoVo) = , где соп - частота собственных колебаний электронной плазмы, то h = со /уо = = 2лАп, где - плазменная длина волны Поэтому h можно трактовать как волновое число разгруппировки. Если = л, то X = О и выходная мощность клистрона близка к нулю Очевидно, что влияние разгруппировки ограничивает длину дрейфового пространства Для учета продольной разгруппировки в расчетные выражения вместо X следует подставлять X.

Влияние конечного времени пролета в пространствах взаимодействия резонаторов 1 и 2 можно учесть, вводя поправочные коэффициенты взаимодействия (связи) электронного потока с полем:

.. sin 9i 2/2

где 91.2 = 1,2/Со - углы пролета пространств взаимодействия резонаторов 1 и 2 длиной соответственно di и d.. Учет этих коэффициентов приводит к уменьшению X и Рвых. которые рассчитывают по выражениям:

X~%UiM,/Uo; PBb,x = t2/o/i(X)M2

Влияние стенок дрейфового пространства можно учесть, вводя поправочный коэффициент х = 2 -i- 3. Действие стенок приводит к уменьшению разгруппировки электронного потока силами пространственного заряда. В первом приближении можно считать, что h уменьшается в / раз.

Выражение (7 3) для коэффициента усиления с учетом поправочных коэффициентов принимает вид

где G, = 1 ? э, и Gz = 1 /RnB2 - активные проводимости резонаторов I и 2 с учетом активных проводимостей, вносимых в резонаторы электронным потоком.

Для режима линейного усиления при малом входном сцгцЛ^ (X < 1, У, (X) ~ Х72) и при согласованной на-грузкеиыа выходе

Из выражения (7 7) следует, что увеличивая бо (т. е. ь), как будто бы можно увеличивать и Kpj,. Однако это не так. При увеличении s изменяется также и X, т. е. сказывается вредное воздействие механизма продольной разгруппи-ровки. Если в (7.7) подставить выражения для 6 о и X, то Kpj окажется пропорциональным sin hs и достигает своего наибольшего значения при hs = л/2. При этом S = Х„/4 = l,8A-l0rUX/Ui, т. е. в этом случае s получится в л/2 раз больше, чем в выражении (7.2). Это ограничение приводит к тому, что у двухрезонаторного пролетного клистрона Крл не превышает 15 дБ.

Для режима, при котором выходная мощность достигает максимального значения (мощности насыщения) (X = 1,84 и Ji (X) = 0,582),

Др= ApHOlg(7.8)

Сравнение выражений (7.7) и (7.8) в приближении, когда пренебрегают влиянием разгруппировки (X имеет большое значение и X ~ X), показывает, что Kpi, - Крп = = 4 дБ, т. е. в режиме максимальной выходной мощности коэффициент усиления Кра в 2,5 раза меньше коэффициента усиления в режиме линейного усиления Крл-

Влияние продольной разгруппировки накладывает ограничения на значения Уц пролетных клистронов. Так как sin hs\, то o)UJ{2vJiUo) 1,84, т.е.

= /о/Уо - площадь поперечного сечения луча.

Из последних выражений видно, что плотность тока луча не может быть выбрана очень большой и ее максимально возможное значение уменьшается с увеличением длины волны обратно пропорционально к^. В то же время напряжение луча - должно при гом же значении увеличиваться с ростом длины волны пропорционально к^. Это приводит к тому, что для питания мощных клистронов дециметрового диапазона волн требуются очень большие напряжения (до нескольких сотен киловольт). Применение таких напряжений связано с конструктивными сложностями: необходимо увеличивать межэлектродные расстояния, а также принимать меры для защиты обслуживающего персонала от действия высоких напряжений и рентгеновского излучения.

Рассмотренные выше двухрезонаторные пролетные клистроны редко используют на практике из-за низкого к. п. д.