Усиленный выходной

сигнал

Входной сигнал

Рисунок 10 – иллюстрация режима работы класса А [9]

Произведем расчет:

Найдем запирающие напряжение:

** Формула для расчета взята из источника [10 стр.21]

Найдем значение углов пролета для этого выберем фазы вылета. Из графика видно, что фазы нужно взять при напряжениях на сетке, которые соответствуют линейному участку работы, характерному для класса А: и :

** Формула для расчета взята из лекции 5: «вакуумная квазистатика» сл.15 [11]

Найдем коэффициент взаимодействия:

** Формула для расчета взята из источника [1 стр.69]

Ответ: при при => диапазон углов пролета:

Произведем анализ результатов:

На высокой частоте в 1200 МГц угол пролета будет сильно изменятся и принимать большие значения. Так, при напряжении на сетке угол пролета составит , при этом коэффициент взаимодействия будет принимать значения меньше единицы. При напряжении на сетке было получено намного большее значение угла пролета , что соответствует большому времени пролета. Действительно, на высоких частотах поле успевает сменить своё направление на противоположное, прежде чем электрон долетит от одного электрода к другому, таким образом, произойдет рассогласование между движением электрона и изменением поля, соответственно резко уменьшится глубина модуляции скорости электронов, о чем и свидетельствует низкое значение коэффициента взаимодействия: намного меньше 1, что говорит о низкой эффективности взаимодействия между потоком электронов и полем катод-сетка на высоких частотах.

Исходя из формулы для угла пролета, на первый взгляд, можно сказать, что для уменьшения угла пролета можно уменьшить расстояние между сеткой и катодом, и соответственно заставить триод работать на высоких частотах, но этот процесс сложен в технологической реализации, а также может возрасти паразитная емкость между сеткой и катодом, которая будет искажать усиливаемый сигнал. Соответственно мы никак не сможем нивелировать неэффективность триода на высоких частотах.

1 балл

Приборы с динамическим управлением. Клистрон.

3. Рассчитать угол пролета в пространстве дрейфа, при котором электрон, попавший в максимум ускоряющего напряжения в 1-ом резонаторе, догонит электрон, опережающий ускоренный на -радиан. Расчет провести в кинематическом приближении. При расчетах принять: постоянное ускоряющее напряжение , длину зазора (область взаимодействия) , глубину скоростной модуляции , рабочая частота . Задачу решить с использованием нормированных параметров: глубина модуляции, угол пролета, параметр группирования.

Проанализируйте, как изменится процесс группирования при учете сил пространственного заряда, если ток луча равен , а диаметр луча ? На каком расстоянии от середины модулирующего зазора будет максимальная группировка? Прокомментируйте результат.

В таблице 2 представлены исходные данные

Таблица 2

Постоянное ускоряющие напряжение,	7 кВ
Длина зазора,	0,583 мм
Глубина скоростной модуляции,	0,12
Рабочая частота	9 ГГц
Ток луча,	600 мА
Диаметр луча, D	6 мм

3.1. Кинематическое приближение. Нахождение угла пролета.

Найдем угол пролета в пространстве дрейфа, для этого учтем, что параметр группирования принимается равным , так как это условие соответствует тому, что ускоренный электрон, догонит замедленный, опережающий его на рад:

** Формула для расчета взята из источника [1 стр.115]

3.2. Учет сил пространственного заряда, нахождение параметра группирования.

Найдем значение начальной скорости электронного потока, согласно закону сохранения энергии:

Для того, чтобы получить более точный результат необходимо учесть релятивистский эффект, так как полученное значение скорости составляет 0,165 от скорости света , т.е. близко к ней

Согласно специальной теории относительности полная энергия электрона:

Несмотря на то, что разница между классическим и релятивистским значениями невелика, все равно лучше использовать релятивистскую форму для более точных последующих расчетов.

Найдем площадь поперечного сечения электронного потока:

Найдем значение параметра расталкивания, для этого сначала выразим плазменную частоту колебаний электронного потока:

** Формулы для расчета взяты из источника [12 стр.6] из лекции 6: «клистрон» сл.9 [4]

Тогда параметр расталкивания:

Тогда можем рассчитать параметр группирования:

** Формула для расчета взята из источника [1 стр. 120]

Учет сил пространственного заряда приводит к уменьшению величины параметра группирования со значения (полученном при кинематическом подходе) до значения 1,45, что указывает на частичное разгруппирование пучка.