Електровакуумні прилади НВЧ
Електровакуумні прилади НВЧ
Рис. Передавач планетного радару РТ-70 використовує клістрони КУ-342
Електровакуумні прилади НВЧ
Теоретично, відбір енергії НВЧ полем відбувається лише тоді, коли або енергія, що віддається кожним електроном полю перевищуватиме енергію забрану ним від нього, або кількість електронів що віддають енергію перевищуватиме кількість електронів прискорюваних цим полем.
Відомо два способи управління щільністю струму в потоці:
електростатичний і динамічний.
Електростатичний спосіб широко використовується в довгохвильовій радіотехніці і реалізується в добре відомих тріодних, тетродних та пентодних генераторах, що мають наступні загальні риси:
–перетворення рівномірного по щільності електронного потоку в модульований по щільності потік досягається в просторі катод – сітка;
–взаємодія потоку змінної щільності з електромагнітним полем, що приводить до відбору енергії відбувається в просторі сітка – анод.
- ці два процеси розділені не лише в часі, а і в просторі.
Електровакуумні прилади НВЧ
Для оцінки впливу часу прольоту електронів на ефективність використання електровакуумного приладу зазвичай використовують кут прольоту електрона
.
Якщо кут прольоту не перевищує 0,1 , обмеженням швидкості електронів можна знехтувати.
У динамічному способі НВЧ поле модуляції впливає не на прикатодні електрони, збільшуючи або зменшуючи глибину потенційного бар'єру, а тільки на швидкість електронів потоку. При цьому способі відсутні електрони, що повертаються на катод, і знімається принципове обмеження на співвідношення періоду хвилі електромагнітних коливань і часу прольоту електронів в області енергообміну.
Електровакуумні прилади НВЧ
Прилади М- типу мають механізми групування подібний до магнетрона, в якому напрямок вектора електричного поля, що задає початкову швидкість електронів, перпендикулярна напрямку вектора магнітного поля.
В приладах О- типу (ЛБВ, клістрон, ЛОВ) електричне та магнітне поля паралельні одне одному.
Важливим в процесі відбору енергії електронів є фазове фокусування, виконання якого забезпечує перенаселеність електронів у гальмуючій фазі поля.
Умова фокусування по швидкості - рівність фазової швидкості хвилі, що біжить (vф) і швидкості електронного потоку (vе).
Електровакуумні прилади НВЧ
EНВЧ
ЕП |
ve |
|
катод
d
U0
Рисунок 1 – Схема реалізації модуляції електронного потоку НВЧ полем при короткочасній взаємодії.
ЕП |
Ez |
ve |
|
||
|
|
катод
U0 |
|
V |
V |
V |
|
||
V |
V |
V |
z |
Рисунок 2 – Схема модуляції ЕП при тривалій взаємодії поля і електронів
Електровакуумні прилади НВЧ
В
|
В |
Е |
|
а |
в |
||
В / |
|||
|
|
А
B e B
m c
Рисунок 3– Схеми енергообміну в МЦР
де е і m -заряд і маса електрона; В- циклотронна
частота обертання електрона; В- модуль вектора магнітної індукції; - релятивістський чинник; с - швидкість світла.
Електровакуумні прилади НВЧ
Пролітний клістрон — електровакуумний прилад, що працює за принципом короткочасної взаємодії електронів з електромагнітним полем двох і більше резонаторів.
КИУ-75 А,В.
ВИД клістрона |
Діапазон |
Вихідна |
U0, кВ |
I0, A |
Коефіцієнт |
|
частот, МГц |
потужність,кВт |
|
|
посилення, дБ |
Дворезонаторний, |
5965..-6385 |
0,004 |
0,6 |
0, 1 |
7... 10 |
безперервного режиму |
|
|
|
|
|
Чотирирезонаторний, |
10 000..- 11 000 |
20 |
21 |
3,1 |
57 |
безперервного режиму |
|
|
|
|
|
П'ятирезонаторний, |
2650..-3950 |
500 |
63 |
140 |
56 |
безперервного режиму |
|
|
|
|
|
|
Електровакуумні прилади НВЧ |
|
Uрез |
Резонатор |
Резонатор |
|
Р1 |
|
|
Р2 |
|
|
|
|
Катод |
Труба дрейфу |
|
Uнак |
|
Колектор |
|
вхід |
вихід |
Рисунок 4. Принципова схема пролітного клістрона |
||
Електровакуумні прилади НВЧ
Рисунок 5. Трирезонаторний пролітний клістрон великої потужності: 1- катод; 2, 3, 4 - вхідний, проміжний і вихідний резонатори; 5 - коллектор; 6 - прольотні труби; 7 - вихідне вікно; 8 - механізм налаштування; 9 - керамічна труба; 10 - вхідне вікно.