книги из ГПНТБ / Хайков А.З. Клистронные усилители

Определим, при каких условиях в

электронном

потоке, проходящем

зазоры

резонаторов выходном цепи, отсутствуют

колеблющиеся и отраженные

электроны.

Применительно к зазору с однократным 'взаимодействием, на входе

в кото­

рый скорость электронов

принимается постоянной, эта задача была

рассмотрена

Р. Вариеке и П. Гепаром

[2] на основе

анализа

пространственно — временных

жение

»,i = c/„sin(w/ + v|bi). амплитуда напряжения, соответствующая полному

торможению электронов (L'B ,.,X ,,=0). будет наименьшей в том случае, когда фаза

влета

электронов

3

I

фп =

—

л — — ср;,, — ф„,

фаза

вылета

3

I

Фп -

ф< л = —

я -г — <Г( л — Уп,

при ф(п ^

Л .

Эти

соотношения

иллюстрируются

рис.

П3.1. Используя условие, что

с ' в ы х

и = 0

и ур-ния

(9.5)

и (9.6), получим

при

ф / „ ^ л

[ И -

=

У 1»

• . " Г Р

sin Y c / „

,

(П3.1)

« г р "

( 1 _ с 0 8 ф / „ ) *

'

(П3.2)

Veln = —:

•

пряжения на

первом

зазоре. Из рис. 9.2

видно, что чём меньше угол

пролета

yJn, т. е. чем больше

скорость электрона

при тон же величине зазора

/„, тем

меньше U'nVp.

Поэтому при наименьшем

напряжении t7'„2 достигается

полное

fflnz 3

UnZzp

Bbixnl

+120°

3

0,8

1,6

Ofi •40°

гр

0.8

f 1 Z O o

•

3jf

/ЫьЛ+щ

f 9 0 a

>

0,4

0,8

Рис. П.3.2

+

Ф' т

1 Я " Г <Р1 т) — Ф«1

(см. рис. П3.1в). Тогда согласно ур-ниям (9.5) и (9.6)

и'

(ПЗ.З)

<Г7 т =

уе 1,а •

2уе

фг H I sin

1т

"вых nl

2уе

1 п

(П3.4)

ф(

«1

Решив графически при заданных U'n,

и уе1я,

ур-ние

(ПЗ.З), можно затем по ф-ле

(П3.4)

определить

и'вых

п\. Графики

зависимостей

V'BUK

7И от О'',,, показана па

рис. П3.2.

Для электрона, имеющего скорость v0, статический угол про.'ета во втором

зазоре

равен

у „ Л , е с л и

первый и второй

зазоры

имеют одинаковую длину. По

если электрон будет иметь скорость оВ ых щ, можно

определить эквивалентный

статический угол пролета

во втором

зазоре:

.

__ Ус /щ

Такой

электрон будет заторможен

на выходе из второго зазора

(с'иых

п2 = 0) при

нанмешлнем напряжении

на

зазоре

6 ' ' п г г р . если сдвиг по

фазе

между

напряже­

ниями

на зазорах i|i„ 12

п

расстояние между серединами

зазоров \rj„

| 2 будут

жение 0'п«гг

наименьшее. Предположим, что такие

условия

соблюдаются. Тогда

величину

U' „;

можно найти с помощью -рас. 9.2,

считая,

что по осп абсцисс

отложена

величина

у, Л, ^.

В качестве примера на рис. Г13.2 показаны графики зависимостей угла про­

лета у,./,, ;а

от

U'„\,

определенного в предположении,

что

электрон испытывает в

первом зазоре

наибольшее ускорение, и напряжения

2

Г р,

определенного для

мального полного торможения. Согласно этим графикам,

если

U'„ \ = L:'„2.

то при

Yi-/я 1 = 120° и с'',,1«Я,4 или при у,./„ , = 90° и U'„fsZ\,2

п

электронном

потоке

27. М а т т е й Д. Л., Я н г Л., Д ж о н с

Е. М. Т. Фильтры

СВЧ, согласующие

цепи и цепи связи. Пер. с англ. М., «Связь», т. 2, 1972, 495 с.

i28.

Н a h п W. С. Small—signal theory of velosity. — modulated electron beams. —

«Gen: Electr. Rev.*, v. 42, il939, № 6, p. 258—(27Ю.

29.

R a m о S. The electronic waves theory of velocity modulation

tubes. — «Ргос.

IRE», v. 27, U939, № «112, p. 767—763.

.30. W e b s t e r

D. L. Cathode—ray bunching. — «J. Appl. Phys», v. 10, 1939, № 7,

p. 501—508.

31.

W e b s t e r

D. L. The theory of klysron oscilation.— «J. Appl.

Phys.»,

v. 10,

.1939, № 10, p. 864—872.

32.

С а в е л ь е в

В. Я. «К теории

клайстрона». Ж- техн. фнз., т. 10,

1940,

№ 16,

с. 1365—1371.

33.

S о 1 у m а г L. Exact

solution

of

the

one—dimentional

bunching

problem. —

«J. Electron. Contr.», v. .10, (1961, №

3, p. 165—180.

34.

S o l i m a r L. Extension of 'the one—dimentional (klystron) solution to

finite

gaps. — «J. Electron. Contr.*, v. Щ .1981, № 5, p. 361—383.

35.

3 а б а л к а н с к и й Э. С, Х а й к о в

А. 3.

«Об уравнении

группирования

электронного

потока

в многорезонаторном

клистроне».

Труды

уч.

ип-тов

горезонаторном

клистроне». Труды уч. ин-тов связи, 1964,

вып. 20, с. 3—14.

37. Х а й к о в А. 3.

К теории группирования

электронного потока. — «Радиотех­

ника и электроника», т. 12, 1967, № 9, с. 1606—1615.

38.

B r a n c h

G. М. Reduction of plasma frequency in electon beams

by

helicses

aad

drift tubes. — «Ргос. 1RE», v. 43, 1955, № 8, p. 1Щ18.

39. W h i t e G. R. Small—sygn.al theory of

multicavity klystrons. — «1RE Trans.»,

v. ED-6, 1959, № 4, p. 449-457.

40. G о 1 d e

H. Kinematic electron bunching

by sinusoidal travelling and stan­

ding

waves

in

short extended interaction

regions. — «J. Electron. Contr.»,

v. 9,

1960, № 4, p. 285—302.

41.

B r a n c h

G. M. Electron beam coupling

in interaction gaps of

cylindrical

symmetry. — «LRE Trans.*, v. ED-8, il96il, № 3, p. il93—207.

42.

C h o d o r o w

M., W e s s e l — B e r g

T. A high—efficiency

klystron

with

distributed interaction. — «IRE Trans.*, v. ED-8, 196(1, № 1, p. 44—55.

ственного заряда». — «Радиотехника

и

электроника»,

т. 10, 1965,

№ 8,

с. 1546—1549.

45. А к м е н т ы н ь ш Я. Я. Приближенное

определение редуцированной частоты

электронной

плазмы. — «Электронная техника», сер. I. «Электроника

СВЧ»,

1966, № 7, с. 168—171.

46 Ха'би В. С. Взаимодействие электронов

с полем распределенных

.резонато­

ров.— «Электронная

техника», сер. I. «Электроника

СВЧ». № 10,

1966,

с. 3—18.

47. С и м о н о в

К. Г. Взаимодействие электронного потока

с полем

двухзазор-

ного резонатора при синфазных полях

в зазорах. — «Электронная

техника»,

сер. 1. «Электроника

СВЧ», 1967, № 2, с. 39—46.

электронного потока

с полем двухзазорного

резонатора,

работающего па

противофазном виде

колебаний. — «Электронная

техника»,

сер. I. «Электро­

ника СВЧ», 1967, № 6, с. 58—71.

49. С г a i g Е. J. The beam—loading admittance

of

gridless

klystron gaps. —

•«IiEEE Trans.*, v. ED-14, 1967, № 6, p. S73—2i78.

51. 3 и л ь б е р м а н И. И.

Расчет параметров двойного высокочастотного зазо­

ра с противофазными

напряжениями. — «Электронное приборостроение»,

• вып. 5, 1968. с. 59—76.

52.

X а й к о в А. 3. К

теории клистронов

с

распределенным

и многократным

взаимодействием. — «Радиотехника»,

1969, № 4, с. 101 —104.

53.

П е т р о в

Г. С. Обобщенные

выражения

для коэффициента

взаимодействия

и электронной

проводимости

в двойном

высокочастотном

зазоре. — «Элект­

ронная техника», сер. I. «Электроника

СВЧ», 1969, № 7, с. 137—140.

54. З и л ь б е р м а п

И. II., В а с и л ь е в

В. Н. Особенности

скоростной модуля­

ции электронного потока в клнстроином

резонаторе с

одиосеточным двой­

ным зазором противофазного

типа. — «Электронная техника», сер. 1. «Элект­

роника СВЧ». 1969, № П, с. 70—77.

55.

П а с м а н и и к

В. И. К расчету

клистронов с .многозазорными

резонатора­

ми.— «Электронная

техника»,

сер.

1.

«Электроника

СВЧ»,

1970, № I,

с. 58—73.

56. W е b b е г

S. Е. Ballistic analysis of

a

two—cavity finite beam klystron.—

«1RE Trans.», v. ED-5, .1958, № 2,

p. 98—(108.

58.

M i li г а п

T. G. The effect of

space

charge

on

bunching

in

a

two-cavity

klystron. — «IRE Trans.*, v. ED-6, H959, № |1, p. 54—56.

59. W e b b e r

S. E . Large signal bunching of electron

beams by standing—wave

and traveling—wave systems. — «IRE Trans.», v. ED-6, 1959, № 4, p.3-65—372.

60.

Л е б е д и н с к и й С. В. Экспериментальное определение некоторых

парамет­

ров мощных

пролетных

клистронов. — «Вопросы .радиоэлектроники», сер. 1.

«Электроника»,

1962, № 3, с. 49—63.

61.

К ей е р А. П.,

Ф и л и м о н о в

Г. Ф. Модуляция

односкоростного

потока

электронов

резонатором

с сетками. — «Электронная

техника»,

сер. 1. «Элек­

троника СВЧ», 1966, № 11, с. 16—38.

62.

С у ш к о в А. Д., Ф е д я е в В. К. Дискретная

модель электронного

потока и

ее использование для расчета группирования электронов

в клистроне. Из­

вестия ЛЭТИ

им. В. И. Ульянова (Ленина),

вып. 62, 1966, с. 259—277.

63.

Ф е д я ев

В. К. Расчет

группирования

электронов

в клистронах

с длинны­

ми зазорами. Известия ЛЭТИ им. В. И. Ульянова

(Ленина), 'вьш. 62, 'Ю66,

с. 287—300.

64. А к м е н т ы и ьш Я. Я. Результаты

численного

расчета

группированных

электронов

в

пролетных

клистронах

с

учетом

«расслоения»

электронного

потока.—«Электронная

техника», сер.

1. «Электроника

СВЧ»,

№ 6, 1967,

с. 3—20.

65.

М i h г а п Т. G. Plasma

frequency and velocity spread in bunched electron

beams of finite diameter. — «J. Appl.

Phys.»,

v. 38,

1967,

№ il, p. 159f—11€6.

66. M i h r a n

T. G. The effect of

drift length, beam

radius

and

perveance on

klystron power conversion efficiency. — «1ЕЕЕ Trans.», v. ED-.14, ,1967, № 4,

p. 201^206.

67. К а ц м а и IO. A.. M O B

И И И С. М. Аналитический

расчет нелинейного груп­

пирования

в

пролетном

многорезонаторном

клистроне. — «Труды

СЗПИ»,

1967, № 2, с.

103—110.

69.

П о б е д о н о с ц е в

А. С, М а л . ь к о . в а

Н. Я.,

Б о р о д е

н к о

В. Г. О

пре­

дельных

кпд приборов типа

0. — «Электронная

техника»,

сер. 1.

«Электро­

инка СВЧ», 1969, № 7, с. 3—11.

70.

К е й е р

А. П., Ф и л и м о н о в Г. Ф. Анализ

процесса

взаимодействия по­

тока электронов

с

полями

промежуточных

и

выходных

резонаторов.—

«Электронная

техника», сер. U. «Электроника СВЧ, 1969, № 10, с.

55—71.

71.

Б у р н е й к а

К. П.,

К а н а в е ц В. И., М о з г о в о й

Ю. Д.,

С а н д а-

л о в А. Н. Об оптимальных

параметрах

группнрователей

многорезонаторных

клистронов. — «Электронная

техника», сер. 1.

«Электроника

СВЧ»,

1971,

№ 2, с. 30—37.

72.

К а н а в е ц

В. И.,

С а и д а л о в А. Н.

Исследование

многорезонаторных

группнрователей с дополнительной модуляцией на частоте второй гармоники

при учете

эффекта

расслоения. — «Электронная

техника»,

сер.

1.

«Электро­

ника СВЧ», 1971, № 9, с. 64—72.

73.

M i h r a n

Т. G., B r a n c h

G. M., G r i f f i n

G. J. Design

and

demonstration

.

of a klystron with 62

percent efficiency. — «ТЕЕЕ

Trans.*, v. ED-18,

.19,71,

№ 2, p. .124—133.

74.

T a l l e r i с о P.

J. Design

consideration

for the

high—tpower

multicavity

klystron. — «ШЕЕ Trans.», v. ED-1I8, 19,711, № 6,

p. 374—13812.

75. 3 а б а л к а и с к и и Э. С. Расчет конвекционных

токов при усилении

сигна­

лов сложной формы. М., Известия вузов СССР. «Радиоэлектроника», № 9,

1969, с. 1023—1031.

76. Х а й ко в А. 3.

Многочастотный режим

работы

миогорезопаторпых клистро­

нов. Материалы НТК ЛЭИС, вып. 2, 1969, с. 149—152.

77.

K r e u c h e n К. Hi., А и 1 d В. A., D i х о п N. Е. A

study of

the broadband

frequency

response of the

multicavity klystron amplifier. •— «J. of Electronics*,

v. 2, 1957, № 5, p. 529—567.

78. Х а н к о в

A. 3.

О

построении

внешних

цепей

резонаторов

клистрона. —

«Труды учебн. нп-тов связи», вып. 1, 1960, с. 73—84.

79. X а и к о в А. 3.

Приближенный

расчет

нулей функций тока и усиления кли­

стронов

с большим

числом

резонаторов. — «Вопросы

радиоэлектроники»,

сер. X, ТРС, 1967, № 2, с. 96—108.

80. T h o m s o n W. Е. Network with maximally flat

delay. — «Wireless

Eng.*,

v. i29, .1952, № 349, p. .256—&S3.

81.

P e l es s

Y., M u r a k a m i

T. Analisis

and

synthesis

оГ transitional

Butter-

worth—-Thomson filters

and bandpass

amplifiers. — «RSA

Rev.»,

v. 18,

1957,

№ 1, p. -60—94.

82. C u r n o w

H. J. Factors

influencing the design

of

multicavity

klystrons. —

«Ргос. IEE», v. 105, B, 1958, №

12, suppl. p. 855—859.

83.

K i n g

P. G. R. A 5%—bandwidth 2.5MW S—band

klystron. — «Ргос.

IEE»,

.1958, 105B, № il2, suppl. p. 813—823.

84.

B y c k

D., N o r r i s

A. On

the

solution

of

some

microwave problems

by an

analog computer. — «1RE Wescon Conv. Rec.», '1958,

pt. 1, p. 70—80.

85. X а й к о в A. 3.

О характеристиках Чебышева н Баттерворса

для усилителя

на многорезонаторном

клистроне. — «Вопросы

радиоэлектроники»,

сер. X,

ТРС, 1962, № 2, с. 28-40.

86. 3 а б а л к а н с к и и Э. С. Частотные зависимости конвекционного

тока

в вы­

ходном

зазоре

клистрона. — Труды

учебн. нн-тов

связи,

вып. 28,

1966.

88. 3 а б а л к а н е кт й Э. С,

Х а й « о в А. 3. Экспериментальное исследование

частотных характеристик

многорезоиаторного клистрона. — «Вопросы ра­

полем в резонаторах клистрона

(резнатрона). — «Радиотехника», т. 17, 1962,

№ 2, с. 3—12.

91. Х а й ко в А. 3. Энергетические

соотношения в мощном широкополосном

двойном 'взаимодействии

в

выходной цепи. — «Радиотехника», т. 21,

1966,

№ 10, с. 39—44.

94. 3 у с м а н о в с к и й

С. А.,

А к м е н т ы н ь ш Я- Я., З и м и н С. Ф., С и м о ­

н о в К. Г. Отбор энергии

от сгруппированного электронного потока двухза-

зорным

резонатором

на

выходе усилительного клистрона. — «Электронная

техника», сер. 1. «Электроника СВЧ», 1966, № 12, с. 80—92.

95. X а й к о в А. 3. Определение параметров выходной цепи

клистронного уси­

лителя

при двойном

взаимодействии. — «Радиотехника»,

т. 22, 1967,

№ 5,

= 10е А — микропервеаис

А^

— Л У е

— амплитуда

i'-ii гармоники функции

А$

=

е

— амплитуда i-й гармоники функции 0Т к,

Aat

Дзо^—амплитуды гармонических составляющих частот,

со/

и 2со/ функции 9Т п-1.

Ащ. +ю,, Аш

—и —амплитуды гармонических составляющих частот он

+о>г и

Ш Х

— СО/ Ф У Н К Ц И И От 1 . - 1,

/•U.vfpJ,

ЛгдгС/J) — полиномы степени 2Л' и 2М,

аь—число

«элементарных» зазоров миогозазорпого /г-го резонатора,

а„

12 — соотношение амплитуд

напряжений на втором и первом зазорах

выход­

ной цепи при двукратном

взаимодействии,

Dk — нормирующий множитель,

используемый

при

определении

эквивалентного

напряжения

на ,к-ы зазоре,

dn — расстояние

между

концами

пролетных труб,

образующих

бессеточный зазор,

Е — вектор напряженности

электрического

поля,

Ее—

напряженность электрического поля, создаваемого пространственным заря­

дом

электронов,

Ева

и — напряженность

внешнего

электрического

поля в /е-м зазоре,

Ен — максимальное значение напряженности внешнего поля в А-м зазоре,

е0 — абсолютная величина заряда

электрона,

Евп

п — функция

влияния,

учитывающая

полное

действие

иесоседних

резонато­

ров,

Евп

ьк — функция

влияния, учитывающая

действие

несоседних

резонаторов

на

участке между Л-м и к-м

зазорами,

Sk[x, 1\— функция,

определяющая

зависимость

внешнего

поля

в

/г-м

зазоре

от

расстояния

и времени,

fa к =

1а к е' Ф

а к

— амплитуда

функции

fh,

/о — относительная

величина иесгруппированной

части

аппроксимации

конвекци­

онного

тока,

/„, — относительная высота

импульса

сгруппированной

части

аппроксимации кон­

векционного

тока,

Go — проводимость электронного

потока,

Gc),

— активная проводимость электронной нагрузки /г-го зазора,

G'ck = Gch/Go

— относительная

активная

проводимость

электронной

нагрузки

/г-го

зазора,

G'c к t

= Ge

п i/Go — относительная

активная

проводимость

электронной

нагрузки

«элементарного» зазора /г-го м'ногозазориого

резонатора,

G'c n = G 0

n/Go — относительная

активная

проводимость

электронной

нагрузки

за­

зора

выходного резонатора

в режиме

большого

сигнала,

G 0

п — активная проводимость

нагрузки

выходного резонатора,

G'on — Gon/Ge

— относительная

активная

проводимость

нагрузки

выходного

ре­

зонатора,

G a

„к — активная

проводимость нагрузки

к-го зазора

выходной

цепи,

G„x 71 (0)—проводимость

нагрузки

выходной

цепи

при

четном

числе

связанных

резонаторов,

Н —• вектор

напряженности

магнитного

поля,

Нк

— число

полуволи, укладывающихся вдоль зазора к-то резонатора с распреде­

ленным

взаимодействием,

h — параметр,

определяющий

неравномерность

частотной

характеристики

в пре­

делах

полосы,

h„—параметр,

определяющий

неравномерность

частотной

характеристики

вы­

ходной

цепи,

hi, — высота fe-ro резонатора,

/и — постоянный ток клистрона,

1С

— амплитуда первой

гармоники

конвекционного

тока,

j '

e

= Jc/IQ

— относительная

амплитуда первой гармоники

конвекционного

тока,

L

o(LQ

к) — амплитуда

первой гармоники конвекционного тока

в середине

k-ro

за­

зора

при

Ui,=0,

I'c

i<

— относительная

амплитуда

тока

i'e

к,

1'е з h — относительная

амплитуда тока

i'e

3

к,

i'e к а

— относительная

амплитуда

гармоники

конвекционного

тока,