2.1.3. Основные параметры и характеристики клистрона

Основными эксплуатационными параметрами клистрона, как и любого другого усилителя, являются: выходная мощность , коэффициент усиления и полоса рабочих частот, а также коэффициент шума . Эти параметры, за исключением, можно определить по амплитудной и амплитудно-частотной (характеристикам. Типовые формы этих характеристик показаны на рис. 2.4(а– амплитудная,б – амплитудно-частотная). Выделены синхронный режим при работе на центральной частоте (областьI), синхронный режим при смещении рабочей частоты в сторону от резонансной (областьII) и режим максимального КПД (кривая 3).

Выходная мощность клистрона в случае синхронной настройки резонаторов возрастает при увеличении входной, так как увеличивается степень группировки сгустков приходящих в выходной резонатор (область I на рис. 2.4,а). При дальнейшем увеличении входной мощности наступает явление перегруппировки, что снижает (областьII на рис. 2.4,а). При изменении рабочей частоты эквивалентное сопротивление резонаторов уменьшается по модулю, что ведет к снижению СВЧ-напряжения на зазорах, а соответственно и мощности на выходе (кривая 2 на рис. 2.4,а). Однако за счет увеличения входной мощности можно добиться практически той же максимальнойвыходной мощности.

Коэффициент усиления клистрона определяется по формуле:

Зависимость показана на рис. 2.4,а. Коэффициент усиления серийно выпускаемых клистронов колеблется от 30 до 60 дБ. Его значение определяется прежде всего количеством резонаторов, используемых в приборе. При этом связь количества резонаторов с коэффициентом усиления(дБ) выражается следующей эмпирической формулой [4]:. Область, гденазывается линейным режимом работы усилителя.

Если от клистрона требуется максимальная выходная мощность, а не максимальный коэффициент усиления, предвыходной резонатор настраивают на более высокую резонансную частоту, как это было показано ранее. Амплитудная характеристика в этом случае отображенакривой 3 на рис. 2.4, а. Такой режим называется режимом максимального КПД. Для современных образцов КПД колеблется от 25…40 % для маломощных клистронов и до 60…90 % для мощных приборов.

Типичные амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) показаны на рис. 2.4, б. Для синхронной настройки при АЧХ клистрона определяется прежде всего АЧХ резонаторов и имеет соответственно колоколообразный вид. Если , то на центральной частоте наблюдается перегруппировка, что дает снижение мощности в этой точке и АЧХ приобретает двугорбый вид. Полоса рабочих частот прибора определяется по частотному интервалу, в котором выполняется условие. Чаще всего величину относят к центральной частоте и выражают отношение в процентах. Величинадля современных приборов колеблется от 0.1 до 5 %. Последние цифры относятся к случаям, когда в ущерб КПД ирезонаторы взаимно расстраиваются. Возможный вариант расстройки показан на рис. 2.4,6.При этом очевидно, что двугорбость (или изрезанностъ АЧХ) может проявляться и в линейном режиме. Для обеспечения широкой полосы нагруженная добротность выходного резонатора должна быть низкой.