книги из ГПНТБ / Хайков А.З. Клистронные усилители

Ч т о бы ировеспи расчет характеристик с п о м о щ ь ю метода

на ­

веденных томов; необходимо дополнить

соотношения,

.полученные

в § 9.1 и позволяющие

найти

наведенный

ток 1нп,

если

известно

напряжени е

на зазор е

\0п>

соотношениями,

о п р е д е л я ю щ и м и

с в я з ь

межд у этими величинами и п а р а м е т р а м и

цепи. Д л я

этого

з а м е н и м

о б щ у ю 'формулу

формулами ,

где э к в и в а л е н т н а я

проводимость

нагрузк и

YBn

.будет

в ы р а ж е н а через п а р а м е т р ы

резонаторов . Т а к

дл я с л у ч а я , к о г д а

до­

полнительные

р е з о н а т о р ы в выходной цепи не используются, полу-

4 ? ! ~

•on,

Рис.

9.28

чим в соответствии со схемой рис. 9.28а,

что

относительное

напря­

жение н а зазоре выходного

резонатор а

U ' n

=

» Р »

(So

I t

'

+

-

ю

о

> -

( 9 - 8 0 )

п - г б в н п)

1

(Й — й 0

„)

где Q 0 n — «холодн'ая>

расстройка

выходного

резонатора,

опреде ­

л я е м а я

бе з

учета реактивной проводимости

электронной

нагрузки ,

Р - = 1 Г -

( 9 - 8 1 )

П ри

использовании

дополнительного

(резонатора

( т = 2)

в соот­

ветствии с о схемой рис .

9.286

U'n = 1'ипРп

a „ 2 + i ( Q - Q „ 2 )

Й„2 )] + k\B 12

_

( 9 8

2 а )

[б0 „ +

i (Q -

Qo „)] [б„2 +

i (Q -

Относительное .напряжение ,н.а емкости второго контура

Ц'п2 = 1нпРп

^

.

(9.826)

[во „ +

i (Q -

Qo „)] [в„ , +

i (Q -

Qn2)) + k\B ,2

(Применяя

ф-лы

(9.80)

или

(9.'82а) совместно с

соотношениями

§

9.1,

можн о

методом

последовательных п р и б л и ж е н и й найти

U'n

и

/ ' „

д л я

к а ж д о г о значения частоты Q

.при

з а д а н н ы х

п а р а м е т р а х

цепи. Зависимость электронного кпд от Q дл я схемы рис. 9.28а про ­

порциональна зависимости ^U'n)2,

д л я

схемы рис .

9 . 2 8 6 — п р о п о р ­

циональн а

(>U'n2)2.

;Код

м о ж е т

быть т а к ж е

н а й д е н

но

ф - ле

(9.18).

щих з а д а н н ы м величинам

1'е и уе1п.

'Полоса

пропускания ада уровне

1 д Б становится

/примерно т а 8%

меньше,

чем в линейном

приб­

лижении .

Уменьшение

полосы при использовании'

дополнительных

резо ­

наторов

является х а р а к т е р н ы м

дл я

р е ж и м а

большого сигнала.

Возрастание .модуля Z3n

на к р а я х

полосы,

'обеспечивающее

при­

мерное постоянство коэффициента передачи

в линейном п р и б л и ж е ­

нии, н е приводит к пропорциональному

росту \U'n, и поэтому

коэф ­

фициент передачи н а краях полосы

'уменьшается.

i ? ' D x n ( 0 ) = 2 .

Характеристики рис. 9.306 рассчитывались

при

В этом

.случае

нелинейность .процессов проявилась

более

р е з к о .

В точках

характеристики

т ) е ( й ) ,

соответствующих м а к с и м у м а м ли-

-0JB -0,4

0

0,4 0,8

ty'

-"Of -0,4

0

0,4

Q/jr

Рис. 9.30

ценного

п р и б л и ж е н и я ,

кпд не только

не превысил,

к а к и

.следова­

ло о ж и д а т ь ,

значения

т]е (0), но и уменьшился . .Полоса

пропуска ­

ния н а

уровне

1 д Б с о к р а т и л а с ь

на

27%. Поэтому

я р и

использо ­

вании

одного

дополнительного,

р е з о н а т о р а не

.следует

получать

н а и б о л ь ш и й

к п д н а центральной

частоте.

1Расчеты

частотных

характеристик методом

наведенного т о к а

ходной

цепи при большом

сигнале, но они являются

с л о ж н ы м и и

могут

выполняться

лишь с помощью Э В М . Предпочтительнее иметь

сравнительно

простой аналитический

метод расчета частотных ха­

рактеристик

по

аналогам с

тем, к а к это 'было .сделано

в .§ 9.3 при

аппроксимации

энергетических

(соотношений.

П р е д п о л о ж и м , что

х а р а к т е р изменения

п а р а м е т р о в

р„ и

G'cn от \U'n

описывается, к а к

и р а н ь ш е , соотношениями

(9.35) при комплексной

проводимости

н а г р у з к и выходного

резонатора,. (Несимметричность частотных ха­

рактеристик

при

большом с и г н а л е

(рис. 9.29—9.30)

овидетель -

нансная система, и м е ю щ а я

дв а высокочастотных з а з о р а , — либо

два связанных резонатора,

пронизываемы х электронным потоком,

становится наибольшим . М ы не

будем

з а р а н е е .накладывать усло­

вия, что

н а п р я ж е н и я

н а з а з о р а х

р а в н ы по амплитуде

и

сдвиг

фаз

между

этими н а п р я ж е н и я м и р а в е н

л или 2л, не б у д е м

считать

рас­

стояние между центрами зазоров заданным,

-а исследуем

влияние

этих величин на кпд.

В оанову расчета

может быть

положен

метод,

изложенный в

§ 9 . 1 . При заданных

значениях уе1п

ь

уе1п 12,

U ' n h

U'n2,

ф п 1,

tym

вычисляются зависимости

к п д слоя

в

первом

и во

втором

з а з о р а х

"Пел I и

П е л 2 -и с у м м а р н ы й

кпд слоя

т)С л как

функции

от

фазы

©ле­

т а Фп

I в

первый з а з о р , м е н я ю щ е й с я

в п р е д е л а х от 0 до 2л. З а т е м

величина

лрп i

варьируется

при неизменном .сдвиге по

.фазе

•ф«12 =

т|зпа —

(10.1а)

и определяется

максимальн о в о з м о ж н а я при з а д а н н ы х

U'm

и

U'n2

величина

общего электронного к п д т)е

(форма

.конвекционного

тока

ким

о б р а з о м ,

может

быть

получена зависимость r\e{U'n\,

>U'n2),

при

ряде

значений ч|)п \2 и

определены

значения

*U'n\,

U'n2,

ф п

1 'И

•tyn2,

соответствующие м а к с и м а л ь н о м у

к п д г\е при

з а д а н н ы х

yeln

i

Расчет

электрических

соотношений

проводился

с

п о м о щ ь ю

Э В М . При расчете была п р и н я т а

аппроксимация

конвекционного

тока

согласно

в ы р а ж е н и я м

(9.22)

и считалось,

что

/' е =1,16 .

Угол

пролета электронов

в з а з о р а х yeln

i п р и н и м а л с я

равным

120°. .Па­

рамет р

(10.16)

м е н я л с я в

пределах ют 0,5

д о

1. Угол

.пролета м е ж д у

.центрами

за­

зоров уе1п

12

в а р ь и р о в а л с я

о т

120° д о

480°. П а р а м е т р

tyn

12 и з м е н я л ­

с я

так, чтобы

т р и з а д а н н о м

уе1п 1 2

получить

максимально

в о з м о ж ­

ное

значение

кпд Tie. Амплитуда

н а п р я ж е н и я ,U'п

\

д л я к а ж д о г о

сочетания

п а р а м е т р о в уе1п

12,

а п

12 и

-фп 12

менялась

в

п р е д е л а х от

0,4

д о 1,4.

'Как помазано в

П р и л о ж е н и и

3 при уе1п

\ =

120° и U'n

\ =

= t V / , 1 2 ^ 1 , 4

все электроны

п р о л е т а ю т

о б а

з а з о р а ,

не

с о в е р ш а я

возвратных или

к о л е б а т е л ь н ы х движений .

Р е з у л ь т а т ы

.расчета к п д

'слоя

в п е р в о м

з а з о р е приведены

« а

рис. 9.5. В

качестве п р и м е р а

н а

рис.

10.1а

показаны

зависимости

Рис.

10.1

кпд слоя во втором

з а з о р е , а на

рис . 10.16 — 'Суммарного

к п д слоя

ОТ Фп1+"$п\- П О

И З В е С Т Н Ы М

ЗаВИСИМОСТЯМ Т | с л 1, Т ) С Л 2

'И Г | С л , ис -

' Рис.

10.2

пользуя

ф-лы

( 9 . 1 7 ) — ( 9 . 1 9 ) ,

можно

найти

значения

электронных

кпд r j e i ,

Не 2 и

г)(>. Графики этих величин в

зайиюимоСТ1И ОТ \))„ 1 для

того ж е

частного

'Случая приведены

на рис .

10.2 и

10.3. С

помощью

^

таких

графиков

могут

'

^1

I I I

I

i l ^ . , = r i f . . , = / / / 7 "

• I

быть определены

наиболь ­

шие

значения

кпд

г\е

д л я

к а ж д о й величины

U'n i .

Подобные

графики

были

получены

для

различных

Уе1п 12, и с их помощью по-

строены зависимости г\е от

и\ ! при разных значени­

ях у е

1 п 12 и

ап

1 2 j

приведен­

ные

на

рис.

1 0 . 4 — 1 0 . 6 .

Пунктирной

кривой

на

всех

рисунках

показана

зависимость

це

от

U'ni

при

U'n2=0

( a n i 2 - 0 ) ,

10.3

т. е. при

однократном

вза ­

имодействии

в

выходной

цепи.

Анализируя

полученные

зависимости, можн о

сделать

следую ­

цепи позволяет при y e ^ i 2 = 1 2 0 o

поднят ь

м а к с и м а л ь н ы й к п д

до

6 6 , 5 % , т. е. увеличить его на 2 4 %

но сравнению

со

с л у ч а е м

одно ­

кратного

из аимодей'ствия.

Такое

увеличение к п д м о ж н о

получить

п р и н а и м е н ь ш е м

згаа-.

чении yelnu-

С увеличением р а с с т о я н и я м е ж д у

з а з о р а м и

м а к с и ­

мально в о з м о ж н ы й кпд уменьшается . Одновременно

уменьшаются

относительные

•ам.шшггуды н а п р я ж е н и й т а -

з а з о р а х

\ и

U'ni,

Рис. 10.5

Рис.

10.6

при

которых

кпд становится м а к с и м а л ь н ы м . Следует о б р а т и т ь

осо­

бое

в н и м а н и е

:на то

обстоятельство, что к п д

о к а з ы в а е т с я

макси­

мальным, когда

д в а

-зазора непосредственно .примыкают друг к

другу, а комплексные

амплитуды

н а п р я ж е н и й

и а з а з о р а х находят ­

ся .в д о л ж н о м

соотношении,. .При

этом удается не с т о л ь к о

создать

наилучшие

-условия т о р м о ж е н и я

д л я сгруппированной части пото­

ка,

сколько

т а к

подействовать

в п е р в о м з а з о р е

н.а электроны,

да­

л е к о отстоящие

от сгустка и

-ускоряемые полем

-в з а з о р е ,

что

их

о б щ и й кпд становится

н а и б о л ь ш и м .