5.4. Багаторезонаторні кл і строни.

Підвищення ККД І коефіцієнта підсилення досягається в багаторезонаторних клістронах. Основне завдання в них зводиться до то­го, щоб зменшити розташування електронів в промені і зменшення струму із-за осідання електронів в резонаторах. Для одержання великого підсилення сигналу в клістронах використовується принцип підсилен­ня числа каскадів, як і в інших типах підсилювачів. Так, для одержання двокаскадного підсилення можна об’єднати два клістрони послідовно. Але значно вигідніше об'єднати два клістрони в одному балоні. При цьому функції вихідного резонатора першого клістрона і функції вхідного резонатора другого клістрона об'єднуються в од­ному резонаторі, який називається проміжним. Схематичне зображен­ня трьохрезонаторного клістрона представлене на рис. 5.5а.

Рис. 5.5. Трьохрезонаторний клістрон і його просторово-часова діаграми.

Принцип дії його такий же, як і дворезонаторного клістрону. Промінь електронів рухається в металевій трубі прольоту. Об'ємні резонатори Р1 Р2,РЗ безсіткові. Вони розташовані на трубі і зв'язані з її внутрішнім простором кільцевими щілинами. При такій конструкції усуваються втрати від зіштовхування електронів з проводами сіток, взаємодія електронного пучка з полями об'ємних резо­наторів здійснюється через щілини. Модуляція електронів по швидкості починається в щілині першого резонатора. Швидкістю електронів керує змінне електричне поле, яке виникає в щілині при збудженні

в резонаторі підсилювальних коливань через його петлю зв'язку. При більш високих частотах підсилювальні коливання підводяться через хвилевод, Таким чином виводяться підсилені коливання з вихідного резонатора Р3.

Просторово-часова діаграма клістрона представлена на рис.5.56 Після першого резонатора Р4 згруповані електрони пролітають через щілину другого резонатора Р2. , де і завершується їх модуляція по швидкості. Оскільки другий резонатор настроєний в ре­зонанс з частотою основного коливання, то пролітаючи коло щілини,вони наводять в ньому струм, а в щілині - змінне електричне поле. Оскіль­ки воно сильніше, ніж в першому резонаторі, то модуляція по щвидкості поглиблюється, забезпечуючи краще створення електронних згустків. Не всі електрони беруть участь в групуванні електронів (не беруть участь електрони, які знаходяться в резонаторі в проміж­ках часу 3 та ї і аналогічними, що зображено на ПЧД). З просторі, розташованому вище другого резонатора, характер діаграми змінюєть­ся, електрони сильніше групуються і більше число електронів прихо­дить до вихідного резонатора в півперіод торможения, тобто, більше число електронів передає енергію полю вихідного резонатора при тій же потужності, яка споживається від джерела живлення. Отже, використання одного або кілька проміжних резонаторів дозволяє збіль­шити вміст першої гармоніки електронного струму, збільшує ККД і коефіцієнт підсилення клістрона. На трубці прольоту клістрона розташовуються також фокусуючі катушки, які створюють вздовж осі кліст­рона постїйне магнітне поле, яке підтримує паралельність траєкто­рій руху електронів. Воно послаблює також розштовхування електронів в Пучку і виключає удари об стінки трубки прольоту.

Збільшуючи число резонаторів, можна одержати дуже великий коефіцієнт підсилення. На даний час клістрони в основному виготов­ляють чотирирезонаторними.

Зміна частоти настройки резонаторів в клістронах досягається зміною об'єму простору всередині резонатора шляхом деформації сті­нок резонатора або введення в них гвинтів (поршнів). Багаторезонаторні клістрони в імпульсному режимі можуть забезпечити потужність 100...200 МВт при ККД = 30 ...40 % І коефіцієнті підсилення до 1 • ... 1 • разів.

До недоліків клістронів відноситься необхідність використан­ня великих прискорюючих напруг, які досягають десятків кіловольт, вузька смуга пропускання Із-за високої добротності, резонаторів.

Пролітний клістрон може працювати в режимі самозбудження. Для цього з вихідного резонатора частина енергії передається в перший резонатор при допомозі коаксіального кабелю зворотнього зв'язку.