и коэффициента усиления. Значения этих параметров можно повысить, используя не два, а большее число резонаторов, расположенных между входным и выходным резонаторами. Промежуточные резонаторы являются ненагруженными и обладают высокой добротностью (1000 и более). Промодулированный электронный поток возбуждает в этих резонаторах электромагнитные колебания на частоте, равной частоте входного сигнала. Амплитуда этих колебаний гораздо больше, чем на входном резонаторе Под их воздействием происходит дополнительная модуляция электронного потока, в результате которой достигается лучшая группировка (каскадная группировка) электронного потока в сгустки, что приводит к увеличению к. п. д. и коэффициента усиления прибора. Теоретическое максимальное значение коэффициента для трехрезона-торного клистрона составляет 73,8 %. При этом амплитуда входного сигнала должна быть большой, т. е. условие X 1 здесь не выполняется.

Увеличение числа резонаторов приводит к дальнейшему увеличению т) но уже в меньшей степени.

Повышение к. п. д. пролетных многорезонаторных клистронов может быть получено путем рекуперативного торможения электронов вблизи коллектора, когда на коллектор подают напряжение приблизительно на 30 % меньше, чем Un. При этом уменьшается мощность, рассеиваемая на коллекторе, в результате чего к. п. д. увеличивается. Однако несколько возрастают токи резонаторов и т р у б дрейфа клистрона. Входная мощность в режиме рекуперации может быть уменьшена на 20 % по сравнению с обычным режимом.

Для обеспечения хорошей каскадной группировки электронного потока промежуточные резонаторы клистрона должны быть расстроены по отношению к частоте входного сигнала. При трех резонаторах средний расстраивают в сторону более высоких частот

Многорезонаторный клистрон можно рассматривать как последовательное соединение нескольких двухрезонатор-ных клистронов с общим электронным потоком. При этом очевидно, что общий коэффициент усиления такого клистрона будет больше. Для его оценки в дБ можно использовать эмпирическое выражение

/iCpl5 + 20{,V-2), (7.9)

где N 2 - число резонаторов.

Обычно на практике N 8, так как увеличение числа резонаторов усложняет конструкцию прибора, его настройку, повышает вероятность самовозбуждения.

Как уже отмечалось ранее, пролетные клистроны являются узкополосными приборами. Ширина полосы рабочих частот клистронов определяется добротностью резонаторов и их относительной настройкой. Обычно входной и выходной резонаторы настраивают на среднюю частоту входного сигнала Расстройка входного резонатора хотя и приводит к расширению рабочей полосы частот, сопровождается отражением части входной мощности, а расстройка выходного резонатора не влияет на группировку электронного потока и не имеет смысла. Расстройка промежуточных резонаторов во многом определяет как ширину полосы рабочих частот клистрона, так и группировку электронного потока. Настройку резонаторов производят так, чтобы получить более широкую полосу рабочих частот или максимально возможное значение к. п. д. или коэффициента усиления. Расстройкой промежуточных резонаторов можно получить ширину полосы рабочих частот до 10 %. Она ограничивается значениями нагруженной добротности выходного резонатора. Однако при этом значения коэффициента усиления будут уменьшаться. Частично этого удается избежать, если предпоследний резонатор настраивать на частоту немного большую, чем средняя частота сигнала. На практике настройку осуществляют с помощью подстроечных элементов (см. рис. 7.1) в рабочем ( г о р я ч е м ) режиме.

§ 7.2. ПАРАМЕТРЫ. ХАРАКТЕРИСТИКИ

И ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ГЕНЕРАТОРОВ

НА ПРОЛЕТНЫХ КЛИСТРОНАХ

В настоящее время пролетные клистроны находят ши-.рокое применение в мощных передатчиках СВЧ радиолока-.Ционных, телевизионных систем и систем связи дециметро-Вого и сантиметрового диапазонов. Они являются перспективными приборами для создания передатчиков миллиметрового диапазона.

Пролетные клистроны позволяют развивать очень большие мощности СВЧ-колебаний, так как в этих приборах электронная пушка и коллектор могут быть конструктивно вынесены за пределы основного рабочего объема прибора и вопросы энергетического обеспечения электронной пушки

и коллектора, например отвод теплоты, могут решаться автономно.

Основные параметры усилительных пролетных клистронов: средняя частота /о (длина волны Ю, выходная мощность, коэффициент усиления, к. п. д., ширина полосы рабочих частот. Максимальные значения выходной мощности, которые можно получить в пролетных клистронах, связаны с диапазоном длин волн, в котором они работают. В дециметровом диапазоне при непрерывном режиме работы выходные мощности могут достигать 1000 кВт, в сантиметровом диапазоне 300 кВт, в миллиметровом 10 кВт. При импульсном режиме работы значения выходной мощности могут принимать соответственно значения: 100 МВт (дм); 20-30 МВт (см); 100 кВт (мм)

Значения коэффициента усиления лежат в пределах 30-55 дБ, к. п. д. до 50%, ширина полосы рабочих частот составляет единицы процентов (не более 10 %).

Важным параметром клистронов с точки зрения проектирования источников питания (импульсных модуляторов), а также расчета режимов модуляции являются их статическое 7?кс и динамическое R сопротивления:

/?кс = {/о о; (7.10)

/?кд = А^о/А/о= з-Рк (7.11)

так как 1 = pUo.

Основными характеристиками пролетных клистронов являются зависимости выходной мощности Р^ых от входной (амплитудная или мощностная характеристика); зависимость Р„ых от частоты / (частотная характеристика) и зависимость фазы напряжения на выходе от Un или частоты [(фазовые характеристики).

Амплитудные характеристики пролетного клистрона изображены на рис. 7.2. Ход зависимостей Р„ых (Рвх) на примере двухрезонаторного клистрона можно объяснить ранее полученными выражениями. Так как Р„х ~ Uu а f/i == 2fy X/eo, то Рех ~ Рвы. ~ Ui, т. е. Ни где /21 - амплитуда первой гармоники тока выходного резонатора, определяемая из равенства

/вых = (Х:) = У,/21/2 или /.п = 2/оУ1(Х).

Отсюда Рвых ~ (У, (Х)]. Зависимость Рвых (Рвх) качественно повторяется зависимостью [J (Х)Р от Х^ Последняя имеет максимум при X = 1,84, что соответствует оптимальной группировке.