книги из ГПНТБ / Хайков А.З. Клистронные усилители

•ного

з а р я д а , не учитываемое

т р и

.расчете. П о э т о м у

'были

п р о д е л а ­

ны расчеты

зависимости

кпд от уе1п

i 2 лри яь„ 12

= я .

Р е з у л ь т а т ы

р а с ч е т а

п о к а з а н ы на

рис . 10.8. И з

графиков

рисун ­

ка 10.8а видно,

что уменьшение

yeln

i 2 по сравнению

с

390° п р и в о ­

дит

к р е з к о м у

уменьшению

максимального

.кпд. Е с л и

при

3 0 0 ° ^

^ У е ' п

12 <390°

брать

\U'ni

больше

0,6, к п д возрастает,

но

незначи­

тельно. П о

мере д а л ь н е й ш е г о уменьшения

yclv

] 2

к п д вновь

у в е л и ­

чивается

и приобретает

н а и б о л ь ш е е

значение

при уР1п

1 2 =

120°, что

соответствует отсутствию пролетной трубы между

з а з о р а м и

р е з о ­

натора. Отметим, что при ^ / „ 1 2 =

120°

(рис. 10.86) в ы и г р ы ш в к п д

по сравнению с о д н о к р а т н ы м взаимодействием

получается

сравни ­

тельно

небольшим,

но, к а к .будет

п о к а з а н о

.ниже, сильно

расши ­

ряется полоса пропускания выходной цепи.

10.2.

Определение

параметров

колебательной

системы

Б у д е м считать,

что энергетические расчеты,

выполненные

выше,

относятся

к

р е ж и м у клистрона

н а частоте

coo(Q = 0). Теперь

р а с ­

смотрим,

каковы д о л ж н ы

'быть

пр и

этом эквивалентные

н а г р у з к и

зазоров на этой частоте и как

д о л ж н ы

быть в ы б р а н ы

п а р а м е т р ы

колебательной системы. Если величины U'ni

и

Ь'пг з а д а н ы ,

с

по­

мощью

ф-л

(9.12),

(9.13) и (9.21)

могут быть

рассчитаны

состав­

л я ю щ и е наведенного тока в з а з о р а х и эквивалентные

проводимости

нагрузок

з а з о р о в . Так, д л я р е ж и м о в ,

соответствующих

м а к с и м а л ь ­

ным

кпд

при

р а з н ы х

yjn

12.

были проведены р а ­

счеты

й'эпк{0)

И 5 ' Э п л ( 0 )

(к=\;

2) . В

соответствии

с

расчетами

построены

графики

рис. 10.9.

Р е а л и з а ц и я

требуемых

значений У э

„1 (0) и Уэ

п 2 ( 0 )

в о з м о ж н а

в

различных

схемах,

но

при

э т о м

необходимо

иметь

четыре

регулируемых

п а р а м е т р а ,

определяющих

величины

120°

№°

210°

300°

360"

КО"

Ге$п12 эквивалентных

проводи -

Рис.

. . .

мостей.

Если

выходная

10.9

цепь клистрона

состоит из

двух резонаторов, различные варианты схемы отличаются

способом

связи

м е ж д у

резонаторами

и

резонаторов с

нагрузкой. Схема

рис.

10.10а,

по-видимому,

не

м о ж е т

найти

практического

применения .

ко при условии равенства кпд r\ei

и це2 в к а ж д о м из отрезков

фиде ­

ров м о ж е т быть достигнуто согласование

с нагрузкой. Схемы рис.

10.10 6, в лишены этого недостатка, и при

их рассмотрении

будем

считать, что условие согласования

фидера с нагрузкой выполняется .

Д л я схемы рис. 10.106

м о ж е т

быть

составлена

эквивалентная

с х е м а

(рис. 10.11а),

от

«оторой

удобно 'перейти

к с х е м а м рис.

10.116, в. П р и этом сопротивления

контуров схемы

рис. 10.11 е при

последовательном и х

обходе

zm =

>',п + r„+ 4(oLnl

— , г„

2

= rn2+

i [wLnS

—

со с„

ш С„

a) ?t

Ф

6)

9 +

4?

Оп1о\\ ,.

„ \\Cn2o

с в я з а н ы с сопротивлениями

контуров

схемы рис. 10.116, т. е. после­

довательными сопротивлениями «холодных»

резонаторов

+ i U Lni о

тг—)

. z « 2 о = гп2

+ i (со LN2

о

1 - j

V

сос п 1 0 у

\

с о с п 2 и

соотношениями

i ш М?

co2/Vfj

i

со

MQ

z n i — znl О

^св 12 +Ru~\r ' ш ^св н

й л2 0"

11*

323

К р о м е

того, эквивалентное

сопротивление связи

i M , 2

=

— — - .

^"СВ 12

Т а к и м образом,

с в я з ь

первого

р е з о н а т о р а

с н а г р у з к о й

учиты­

вается

введением

в

первый контур

сопротивления

н а г р у з к и

гн = #н —

•

Я~н+

m " - L c B

н

Резонансные

частоты

контуров

zn

\

и

z n 2

отличаются

от

резонанс ­

ных частот

к&нтуров zn \ Q

и z„ 2 0

,

« о

характеристические

сопротив ­

ления

'практически совпадают . Б у д е м

считать,

что конструкции

ре ­

зонаторов

одинаковы

и поэтому

p n i = p « 2 .

Б

более

о б щ е м

виде

эквивалентна я

схема

выходной

цепи

и з о б р а ж е н а

на

рис.

10.11г.

К такой схеме можн о прийти не только при индуктивных, но и

при

емкостных связях м е ж д у резонаторами и резонаторами с нагрузкой.

Если

ж е с в я з ь

меладу р е з о н а т о р а м и

т а к о в а , что в заметной

степени

проявляется

ее

частотная

зависимость

в п р е д е л а х

'рассматривае­

мой полосы, необходимо использовать более с л о ж н у ю эквивалент ­

ную

схему.

С х е м е

рис.

ЮЛОв

т а к ж е соответствует

э к в и в а л е н т н а я

схема

рис.

10.11 г,

но

теперь

i ш м\

i ш /ИI

ы-М2

А Л 1 —

*nl0

~

•

ьп1

— й л 2

0

RH

+ i coLCB „

^св 1 2

^св 1 2

В обобщенной форме .

2 „ =

р я 1 [ б Я 1

+

1 ( 0 - Й я 1 ) ] ,

г«» =

р Я 1 1 в л

« + 1 ( Й - а д ] ,

(Ю . 2)

где для схемы рис. 10.106

Оя1 =

б 0 л 1 +

б н л , б Я 2 = = б 0 л 2 .

(10.3а)

а для

схемы рис. 10.

о П 1 =

б 0 п 1 ,

6п 2

=

б 0

л 2 + б н

п ,

(10.36)

причем

б Н л = ^ .

(Ю-4)

Если добротность

резонаторо в

достаточно

велика,

эквивалент ­

ные

эдс

e n i — i Рл1^н

Л 1

>

Б л 2

=

i Pnl^n л2-

Согласно схеме рис.

10.11 г

I е л 1 =

z n A f

l

i -^св i2^K

2 =

2 э nilк

1'

(10 5)

{ Е„3

=

Znil к

2

i -Хсв

12 / к

1 — 2 э nilк 2.

Здесь

/ K

I

и / К 2 —

контурные

токи. Эквивалентное

последовательное

сопротивление

первого контура

г

э

г п

определяется

с

учетом

связи

со вторы м

контуром,

.в котором

действует

своя

эдс.

Аналогично

определяется

z3

пг-

д о л ж е н быть

различным . Д л я схемы рис. 10.106 общи й электрон ­

ный

кп д

Ч. -

Л. i +

Л, *

_ / 2 , ( 0 ) ( ' „ • •'» •

4i2r„s)

^

•

для

схемы рис . 10.10s

/ | 2

(°)(i

г,

«r2 +/-.!+•

r

n i

\

ип 12

Р а с с м а т р и в а я только

случай,

когда ne>i>0, tie 2 > 0 и, следователь ­

но, це

1<Ле. Цс2<Цс

можн о с д е л а т ь вывод, что для схемы

рис. 10.106

д о л ж н о соблюдаться

неравенство

> б п

2

(10.14а)

и поэтому произведение kCB \2

sin ф„ 1 2

д о л ж н о быть

всегда

отрица­

тельно независим о

от

знака

sini|)„ 12,

т. е. от величины

a|)„ 12, опре­

деляемой

.из энергетических

соотношений. Д л я

схемы

рис. Ю.Юв

д о л ж н ы соблюдаться

.неравенства

в э « 1 > б п 1 ,

в э п а < б п

8

(10.146)

и

произведение

/г с п

12 sin a(?n

12

д о л ж н о быть положительным .

Д л я

реализации требуемой

величины

ф п

12 следует

д о л ж н ы м

образом

выбирать

знак коэффициента

связи м е ж д у резонаторами .

Таким

образом,

соотношения

(10.8), '(10.11)

и (10.12)

позво­

ляют

определить

регулируемые

п а р а м е т р ы

схем

10.106; в

Qi,

й 2 ,

£ С

в 12 'И 5Н п ,

исходя и з

з а д а н н ы х

значений

проводимостей

У Э п 1

И

Уэ п 2-

сдвиг ф а з i|) n 12

Из выражени й (10.11а) видно,

что случай, когда

•равен целому числу я , неприемлем для реализации

в с х е м а х

рис.

10.106, в. Пр и этом Ьап 1 = 6,11,

бэ7 г2 = б Т г 2 | и в л и я н н е резонаторо в

друг

.используется резонатор

с д в у м я з а з о р а м и , то

ело конструкция мо­

ж е т быть

т а к о в а , что .напряжения

на з а з о р а х

во IBCем д и а п а з о н е

•рабочих

частот всегда

будут либо

оинфазны,

либо п р о т и в о ф а з я ы .

гичная п а р а л л е л ь н о м у колебательному контуру. К а к

и в .случае

однозазорного р е з о н а т о р а величина связи с нагрузкой

определяет ­

как

и

в

>§ 3.5,

что д л я

двухзазорны х

р е з о н а т о р о в

эквивалентное

н а п р я ж е н и е

U„ = 2Un]L

= 2Uni.

(10.15)

(параметр

ап 12 в этом

случае

при

одинаковых

з а з о р а х

равен

1).

Следовательно,

_

Ю

'

_

2 к,)2

2Ч е

Це

При синфазном типе колебаний и уе1п

12 = 210° согласно

г р а ф и к а м

рис.

10.7а

ч е = 6 2 % ,

U'n

i=iU'n

2=0,83

и

поэтому Я ' э „ = 2,25.

При

противофазном типе колебаний, и уе171

12=

120° в

соответствии

с 'Гра­

ф и к а м и рис . 10.86 построены .графики зависимостей

к п д

от

U'n

и

R':)n,

.показанные н а рис . 10.12. Следует

отметить, что

нормирова -

Ф

0 '

0,4

0П1%{п%Ч2О

OA

'frits

Ii-W

0,2

0,2

0,4

Ofi

1,2

1,6

Щ

и

0,8

16

2,4

3,2

Rr3n

Рис.

10.12

иие

U.n не с к а з ы в а е т с я

на

величине

затухания,

вносимого со сто­

роны

н а г р у з к и

бвн п =

~

б 0 „ =

PnG'9 п

— б0 „,

'<э п

так

к а к

в

.соответствии

с н о р м и р о в а н н о й

величиной

1)п

значение

характеристического сопротивления

р п

определяется

по ф-ле (3.53).

10.3.

Устойчивость

выходной

цепи

Н а л и ч и е электромагнитной,

с в я з и

межд у в н е ш н и м и по отноше­

нию

к з а з о р а м

э л е м е н т а м и

колебательно й

системы м о ж е т

привести

к возникновению .автоколебаний в

выходной

цепи.

Естественно,

что

т а к и е

а в т о к о л е б а н и я в

клиетронном

у с и л и т е л е

н а р у ш а ю т

его