ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 266
Скачиваний: 5
вания) |
наибольший |
путь X t |
и попадут |
под влияние тормо |
||
зящего |
электрического поля |
отражателя |
(между |
сеткой и |
||
отражателем). Это |
поле |
тормозит электроны, движущиеся |
||||
от сетки резонатора |
g2 |
к отражателю, |
и ускоряет |
возвра |
||
щающиеся электроны. Так как ускоряющим является на
пряжение Е а, |
а |
тормозящим — большее |
напряжение |
Еі = |
= Е а + и 0, то |
на |
отражатель электроны |
не падают, а |
воз |
вращаются обратно к резонатору. ЕІусть эти электроны про
ходят сетки резонатора ( |
в обратном |
направлении) |
в мо |
||
мент времени t9 (рис. 4.33). |
зазор |
резонатора в |
|||
Электроны группы |
2 |
пролетают |
|||
момент t2 (на четверть |
периода позже), |
когда |
Ü g = 0. |
Поэто |
|
му они никакого ускорения и замедления не получают и уда ляются от резонатора на меньшее расстояние Х 2. В про странстве группирования они находятся меньшее время, чем электроны группы 1, возвращаются обратно в зазор резона тора вместе с электронами группы 1, то есть в момент вре мени t9.
Электроны группы 3 пролетают зазор пространства в мо мент времени t3 на полпериода (0,5 Т) позже электронов груп пы 1, когда поле максимально и отрицательно. Поэтому поле резонатора тормозит эти электроны, и они удаляются от ре зонатора еще на меньшее расстояние Х 3. В пространстве
группирования они находятся еще меньший промежуток |
|||||
времени, чем электроны 2-й группы, и пролетают через |
сет |
||||
ки резонатора в обратном направлении тоже в момент tg. |
|
||||
Таким образом, все электроны, пролетающие |
от |
катода |
|||
через сетки резонатора в промежуток |
времени от |
В |
до |
t3 в |
|
направлении к отражателю, собираются в |
сгусток и |
проле |
|||
тают в обратном направлении через |
сетки |
резонатора |
по |
||
чти одновременно в момент времени |
t9. Конфигурация |
элек |
|||
трического поля между сеткой и отражателем должна быть
такой, чтобы происходила |
некоторая |
фокусировка |
электро |
||||||
нов. Это достигается выбором соответствующей |
формы |
от |
|||||||
ражателя. |
|
из пути |
к отражателю |
и обрат |
|||||
но |
Итак, мы выяснили, что |
||||||||
электроны |
собираются |
в сгустки, |
то |
есть |
модуляция |
||||
электронов по |
скорости превращается в |
модуляцию, их |
по |
||||||
плотности. |
выполняется |
амплитудное |
условие |
возбужде |
|||||
При этом |
|||||||||
ния |
колебаний |
в клистроне. |
|
|
|
возбуждения |
ко |
||
В общем случае амплитудное условие |
|||||||||
лебаний в клистроне состоит в том, |
что |
электроны |
должны |
||||||
188
быть сгруппированы в сгустки с плотностью не меньше не которого минимума, достаточного для возбуждения и поддер жания колебаний.
Фазовое |
условие состоит |
в том, что сгустки |
электро |
нов должны |
пролетать через |
сетки резонатора в |
тормозя |
щем высокочастотном поле, только тогда они отдадут свою кинетическую Энергию резонатору, поддерживая в нем не затухающие колебания (моменты времени, ts, t9, рис. 4. 33).
Момент обратного пролета сгустков электронов через сетки резонатора можно регулировать, изменяя напряжение
на отражателе при неизменном Е а |
на ускоряющем элект |
||
роде. |
же сгустки электронов пролетают через сетки |
ре |
|
Если |
|||
зонатора |
в промежутки t3—tz и т. д., |
то поле резонатора |
их |
ускоряет, то есть отдает им свою энергию. Поэтому возник шие колебания в резонаторе будут затухать.
Математически фазовое условие |
можно записать: |
|
где п — целое число, равное |
1, 2, 3, ...; |
|
Т — период колебаний |
высокочастотного поля резона |
|
тора; |
|
|
tup — время пролета электронов в поле взаимодействия. Благодаря наличию фазового условия в отражательных кли-
стронных генераторах имеется ряд режимов работы |
(«рабочих |
зон»). |
клистро |
Формирование сгустков электронов при работе |
|
на в различных зонах показано на графиках (рис. 4. 34). |
|
В. Регулировка частоты и мощности генерируемых |
|
колебаний |
|
Частота генерируемых колебаний в первую очередь опре |
|
деляется собственной частотой резонатора. Этим |
пользуют |
ся для настройки клистронного генератора при помощи вин тов. Кроме того, частота колебаний, генерируемых отража тельным клистроном, зависит от режима питания. Такое
свойство очень часто используется на практике для |
так |
на |
зываемой э л е к т р о н н о й настройки клистрона |
на |
нуж |
ную частоту путем изменения напряжения на его |
электро |
|
дах (обычно на отражателе).
Действительно, если электронные сгустки пролетают между сетками резонатора в тот момент, когда поле его
189
Отражатель |
О т р а ж а т е л ь |
Рис. 4. 34. Формирование сгустка электронов при работе кли строна в различных режимах.
тормозящее и максимальное, то они отдают резонатору наи большую энергию, но не изменяют его частоты. Частота ко лебаний генератора при этом равна собственной частоте ко
лебательной |
системы. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
на |
Если же несколько уменьшить отрицательное напряжение |
|||||||||||
|
отражателе, |
то |
электронные |
сгустки |
будут |
пролетать6 |
||||||
между сетками |
резонатора позже, |
в промежутках |
между t |
|||||||||
и t |
7 |
(рис. 4. |
35 |
б ) . |
они пополняют энергию |
резонатора |
через |
|||||
|
Это значит, что |
|||||||||||
интервалы, |
большие, |
чем период |
собственных |
его колеба |
||||||||
ний. Поэтому колебания в резонаторе |
на |
частоте |
его |
соб |
||||||||
ственных колебаний |
затухают, а |
электронными |
сгустками |
|||||||||
возбуждаются |
колебания на частоте, |
меньшей |
частоты |
соб |
||||||||
ственных колебаний резонатора (вынужденные колебания). Так как при этом электронные сгустки пролетают через сет ки резонатора не в момент максимума тормозящего элек трического поля в нем, то в резонатор они отдают меньше энергии и мощность генерируемых клистроном колебаний уменьшается. Это аналогично затуханию амплитуды коле-
190
Рис. 4. 35. Электронная регулировка частоты: а — при умень шении напряжения на отражателе; б — при увеличении на пряжения на отражателе.
баний в контуре при питании его от генератора |
с частотой, |
||||||||
отличающейся от |
частоты собственных |
колебаний |
контура. |
||||||
При |
некотором |
|
увеличении |
отрицательного |
напряжения |
||||
на отражателе электронные сгустки будут пролетать |
между |
||||||||
сетками |
резонатора |
раньше, |
в |
промежуток |
ts и t6 |
(рис. 4. |
|||
35а). Это значит, |
что они |
пополняют |
энергию |
в резонатор |
|||||
через интервалы, меньшие, чем период собственных |
колеба |
||||||||
ний резонатора. Поэтому колебания в |
резонаторе на часто |
||||||||
те его |
собственных |
колебаний |
затухают, а |
электронными |
|||||
сгустками возбуждаются колебания на частоте, большей частоты собственных колебаний резонатора. Мощность гене рируемых колебаний клистроном при этом уменьшается.
Из |
рассмотренного видно, |
что при небольших |
изменениях |
|||||
напряжения па |
отражателе |
клистрона |
частота |
генерируе |
||||
мых |
им колебаний |
изменяется. |
Это и |
позволяет |
осуще |
|||
ствлять электроннуюгц), |
настройку клистрона. |
|
|
|||||
ОднакоМ область |
электронной |
настройки небольшая (по |
||||||
рядка |
20 |
так |
как при отклонении частоты колебаний |
|||||
от резонансной |
электронные |
сгустки проходят через |
сетки, |
|||||
когда поле между ними не максимально и генерируемая мощность уменьшается. Практически частоту изменяют
только в тех |
пределах, |
пока |
генерируемая |
мощность не |
||||
уменьшится вдвое. |
|
применяют |
в |
радиолокацион |
||||
Электронную |
настройку |
|||||||
ных приемниках |
для |
автоматической |
подстройки |
частоты |
||||
приемника на |
частоту |
передатчика, |
а |
также для |
осуще |
|||
ствления частотной модуляции. При |
значительном |
измене |
||||||
нии напряжения па отражателе время пролета электронов в пространстве группирования изменяется в больших преде лах. Например, если отрицательное напряжение на отража теле уменьшить, то напряженность поля отражателя умень шится и будет слабее тормозить электроны. Поэтому они подлетят ближе к отражателю и большее время будут нахо
диться |
в пространстве |
группирования. |
В |
результате |
элек |
|
тронные сгустки в обратном направлении через сетки |
резо |
|||||
натора |
пролетят не в |
момент tg, а позже, |
например в tm, |
|||
когда поле резонатора близко к нулю. |
|
|
|
тормо |
||
При |
этом электронные сгустки полем резонатора |
|||||
зиться |
не будут и колебания в резонаторе затухнут. |
|
||||
Из |
рассмотренного видно, что при |
некоторых значениях |
||||
напряжения на отражателе клистрона генерации не |
будет. |
|||||
Другими словами, при изменении напряжения |
на отражате |
|||||
ле в работе клистрона наблюдаются отдельные |
зоны генера |
|||||
192