3 Электрические параметры и характеристики

3.1 Частота и мощность

Выпускаемые в мире отражательные клистроны работают на частотах 0.8  220ГГц. Среди них около 200 типов предназначены для использования в миллиметровом диапазоне волн.

отражательных клистронов находится в широких пределах от 10мВт до 2.5Вт. Максимальные значения выходной мощности являются характерными для клистронов, используемых в основном в качестве генераторов передающих устройств радиорелейных линий связи маломощных доплеровских радиорелейных станций.

У большинства отражательных клистронов лежит в пределах 10  500мВт. При этом наибольшие значения являются характерными для клистронов, используемых в качестве генераторов накачки параметрических усилителей и генераторов в измерительной аппаратуре. Отражательные клистроны, применяемые в качестве гетеродинов приёмных устройств, имеют выходную мощность 10  100мВт.

3.2 Перестройка частоты

Одной из положительных особенностей отражательных клистронов является наличие возможности механической и электронной перестройки частоты. Электронная перестройка рабочей частоты определяется формулой

,

где f_max и f_min соответствуют точкам, половинной мощности, a f_cp. - максимальной мощности зоны генерации (рисунок 4).

Рисунок 4 – Зона генерации и перестройка частоты

Электронная перестройка частоты, осуществляемая изменением отрицательного напряжения отражателя, составляет 0.1–1% от средней частоты клистрона. Механическая перестройка рабочей частоты осуществляется обычно в пределах 1– 15%. Отдельные типы клистронов миллиметрового диапазона волн имеют механическую перестройку до 40%.

З.З Коэффициент полезного действия

Электронный к. п. д. отражательного клистрона равен

,

где Р_е – выходная мощность в центре зоны генерации;

I₀ – ток электронного пучка;

U₀ – ускоряющее напряжение анода.

В отражательных клистронах к.п.д. не велик и составляет в приборах малой мощности доли процента, а в приборах повышенной мощности 2 – 3% .

Малая величина к.п.д. обусловлена двумя причинами:

а) использование одного резонатора в качестве модулирующего и выходного устройства, что приводит к слишком большим амплитудам модулирующего напряжения и как результат – формирование сгустков недостаточной плотности;

б) отсутствие коллектора для удаления отработанных электронов, которые частично "садятся" на сетки резонатора, частично бесполезно "болтаются" в рабочем пространстве.

3.4 Крутизна электронной перестройки

Отражательные клистроны в зависимости от выходной мощности и частоты работают при U_OTP от минус 200В до минус 2700В. Наибольшие значения относятся к клистронам миллиметрового диапазона. Максимальные напряжения отражателя у клистронов сантиметрового диапазона волн достигают минус 500В, а у клистронов миллиметрового диапазона минус 1000В. Крутизна электронной перестройки в сантиметровом диапазоне составляет 0.3 – 1.2МГц/В, а в миллиметровом достигает 10 – 15МГц/В.

4 Область применения

Количество типов отражательных клистронов из года в год сок­ращается в связи с их заменой твердотельными СВЧ генераторами. Вместе с тем рекламируются сотни типов этих приборов. Это опреде­ляется большим разнообразием их технических характеристик и, преж­де всего по частоте, выходной мощности, стабильности частоты и мощности, а также по конструкции и технологии изготовления. Поэ­тому отражательные клистроны широко применяются в различной ради­оэлектронной аппаратуре. Они используются как генераторы СВЧ ко­лебаний в передатчиках радиорелейных линий связи, маломощных доплеровских РЛС, измерительной аппаратуре, для накачки параметри­ческих усилителей, в качестве гетеродинов приёмных устройств и т.д. При этом вне конкуренции остаётся область миллиметровых и субмиллиметровых волн, в которой созданы и с успехом используются отражательные клистроны.

Заслуживают внимания также миниатюрные отражательные клист­роны, которые по своим размерам и применению приближаются к по­лупроводниковым СВЧ приборам. В частности, у них рабочее напряже­ние не превышает 100В, а их габариты ­ около 1см.