Название: Электровакуумные приборы (Алексеев C. Н.)

Жанр: Военный

Просмотров: 4035


5.2    клистронный генератор

 

Клистронный генератор, так же как и магнетронный, позволяет генериро- вать колебания сантиметрового диапазона волн. Однако до недавнего време- ни мощность генерируемых колебаний клистронов значительно уступала мощности, создаваемых магнетроном [6, 9].

Поэтому клистрон реже находил применение в передающих устройствах

радиолокационных станций и чаще применялся в приёмных устройствах в качестве гетеродинов, а иногда и в качестве усилителей.

Принципиальное устройство клистрона показано на рис. 5.3. В стеклян- ном или металлическом баллоне помещены электроды: катод, ускоряющая сетка и анод (коллектор). Между анодом и ускоряющей сеткой по пути дви- жения электронов расположены два объёмных резонатора, центральная часть которых выполнена в виде сетки. Электроны, вылетевшие из катода, под воз-

действием положительного напряжения, приложенного к ускоряющей сетке и к коллектору, достигают первого объёмного резонатора и вызывают элек- трические колебания в нём. С этого момента на подлетающие от катода элек- троны начинает действовать колебательный процесс, возникший в объёмном резонаторе. В результате движущийся электронный поток начинает группи- роваться в группы электронов, причем интервал следования таких групп оп-

ределяется частотой колебаний первого объёмного резонатора.

Пролетая сквозь сетку центральной части первого объёмного резонатора, волны сгруппировавшихся электронов подходят к сетке второго резонатора. Здесь они отдают свою энергию и тем самым вызывают незатухающие мощ- ные колебания во втором объёмном контуре.

 

 

 

Рис. 5.3 Принципиальная схема пролетного клистрона:

1 — катод; 2 — ускоряющая сетка; 3 — группирователь;

4 — уловитель; 5 — анод (коллектор); 6 — вывод энергии;

7 — ввод энергии; 8 — обратная связь

Незатухающими эти колебания будут потому, что собственная частота второго объёмного резонатора равна собственной частоте первого резонато- ра. Следовательно, подлетающие ко второму резонатору группы электронов подпитывают его в такт с собственными колебаниями, чем и достигается не- затухающий процесс. Второй резонатор часто называют уловителем, потому что он как бы улавливает энергию подлетающих сгустков электронов.

Первый объёмный резонатор благодаря его группирующему действию на электроны называют группирователем.

После прохождения уловителя электроны, отдавшие свою энергию, попа-

дают на положительно заряженный (собирающий) анод-коллектор.

Волнообразное группирование проходящих электронов в первом объём- ном резонаторе, как было сказано, происходит за счёт колебательного про- цесса в нём. Чтобы этот процесс имел незатухающий характер (происходило бы осе время группирование электронов), часть мощной колебательной энер-

гии от второго резонатора (уловителя) подаётся через обратную связь в груп- пирователь (первый объёмный резонатор). Этим самым поддерживается ус- тойчивый характер возникших колебаний в первом объёмном резонаторе.

Вывод энергии генерируемых колебаний производится витком, помещён-

ным во втором объёмном резонаторе.

Рассмотренный нами клистрон называют двухрезонаторным или пролет-

ным. Двухрезонаторный клистрон можно использовать не только как генера-

тор, но и как усилитель колебаний ультравысокой частоты. Для этого надо

 

 

усиливаемые колебания ввести в полость первого объёмного резонатора, а усиленные колебания отвести из второго объёмного резонатора.

Основным недостатком двухрезонаторного клистронного генератора яв-

ляется сложность настройки двух резонаторов, так как каждый из них имеет очень острую настройку. Поэтому на практике применяется однорезонатор-

ный отражательный клистрон.

Отражательный клистрон, впервые предложенный советским инженером В. Ф. Коваленко, отличается от двухрезонаторного тем, что имеет только один резонатор (рис. 5.4).

Как и в предыдущем случае, свободные колебания, возникшие  в резона-

торе, изменяют скорость пролетающих электронов, что приводит в конечном итоге к группированию их в отдельные группы. Группы электронов, проле-

тев сетки резонатора, тормозятся отрицательно заряженным электродом (от-

ражателем) и возвращаются, пролетая те же сетки, в обратном направлении.

При обратном движении через сетки объёмного резонатора сгруппиро- ванные электроны поддерживают в резонаторе возникшие ранее незатухаю- щие электрические колебания.

Настраивать клистронный генератор обычно в пределах не более

200 МГц можно изменением объёма резонатора. Для этого клистрон снабжа-

ют специальным настроечным винтом, который при ввинчивании деформи-

 

Рис. 5.4 Отражательный клистрон:

а — внешний вид; б — принципиальная схема; 1—катод; 2 —ускоряющий

электрод (сетка); 3 — объёмный резонатор; 4 — отражатель; 5 — винт настройки резонатора; 6 — вывод энергии из резонатора

 

 

рует объёмный резонатор (изменяет объём) и этим самым изменяет собст-

венную частоту его настройки.

Кроме того, настраивать клистрон в определённых пределах можно изме-

нением напряжения на отражателе. Последнее применяется для автоматиче-

ской подстройки приёмника при использовании клистрона в качестве гетеро-

дина.