11. Приборы с динамическим управлением о-типа с кратковременным взаимодействием: клистроны. Скоростная модуляция в высокочастотном зазоре. Коэффициент взаимодействия, электронная нагрузка.
(просто про приборы О-типа)
Электровакуумными микроволновыми приборами типа «О» называют приборы с динамическим управлением, имеющие прямолинейный электронный поток (луч). Этот поток взаимодействует со стоячими или бегущими электромагнитными волнами. Постоянное магнитное поле в этих приборах если и используется, то только для транспортировки потока и не участвует в процессе взаимодействия. К числу приборов этого типа относятся клистроны, лампы бегущей волны, лампы обратной волны и гибридные приборы.
По характеру взаимодействия пучка и поля различают приборы с дискретным (кратковременным) взаимодействием и приборы с непрерывным (длительным) взаимодействием. К первому типу приборов относятся клистроны, в которых в качестве электродинамической системы применяются резонаторы. Взаимодействие пучка и поля происходит дискретно в узких зазорах взаимодействия резонаторов. Непрерывное взаимодействие реализуется в лампах бегущей и обратной волны, где электронный пучок непрерывно и длительно взаимодействует с полем, имеющим вид бегущей волны. Существуют также гибридные приборы, в которых используются оба типа взаимодействия.
Клистроны
Для
усиления СВЧ колебаний средней и большой
мощность
в сравнительно узкой полосе частот
в настоящее время широко используются
многорезонаторные усилительные
клистроны. Клистроны содержат в своей
конструкции следующие основные элементы:
устройство управления, состоящее из
входного резонатора с элементом связи
и промежуточных резонаторов; устройство
отбора мощности, представляющее собой
выходной резонатор с элементом связи,
вспомогательные устройства – магнитная
или электростатическая фокусирующая
система, коллектор электронов, вакуумная
оболочка. На практике устройство
формирования электронного потока вместе
с фокусирующей системой называют
электронно-оптической системой (ЭОС),
а систему резонаторов с элементами
связи – электродинамической системой
(ЭДС) клистрона.
Принцип действия и схема клистрона:
Рассмотрим устройство и принцип действия на примере двухрезонаторного пролетного клистрона:
Рисунок 4. Схема двухрезонаторного клистрона
Входной резонатор прибора возбуждается от внешнего источника, и на его зазоре взаимодействия возникает переменное электрическое поле. Электронный луч, формируемый электронной пушкой, состоящей из катода и анода, поступает в зазор первого резонатора, где он подвергается воздействию переменного электрического поля, что приводит к модуляции скорости электронов. Модулированный по скорости пучок входит в пространство дрейфа, где происходит процесс группирования электронов. Электронный пучок становится неоднородным по плотности, и возникает переменный конвекционный ток в виде последовательности сгустков. Последние, проходя зазор выходного резонатора, возбуждают в нем колебания. Электрическое поле этих колебаний в зазоре резонатора тормозит сгустки электронов, часть кинетической энергии которых передается электромагнитному полю резонатора. С точки зрения теории излучения, под воздействием поля резонатора возникает индуцированное тормозное излучение электронов. Отработавшие электроны улавливаются коллектором.