Диаграмма работы пролётного клистрона.

Электроны подходят к первой сетке 1-го резонатора в виде невозмущенного (равномер-ного) потока. Далее электроны попадают в зазор 1-го резонатора (т.е. в промежуток между первой и второй сетками) и, если переменное напряжение входного сигнала на второй сетке резонатора положительно а на первой отрицательно, то вектор напряженности переменного поля Е направлен навстречу движению электронов (поле является ускоряющим), при этом электроны за время пролёта между первой и второй сетками увеличивают свою скорость. Таким образом, 1-ый резонатор является модулятором потока электронов по скорости.

В течение второй половины периода – переменное напряжение на второй сетке становится отрицательным, при этом вектор Е направлен от первой сетки ко второй и электроны проле-тая зазор между сетками теряют свою скорость. Таким образом, изменение скорости элек-тронов определяется мгновенной разностью потенциалов на сетках 1-го резонатора и имеет наибольшие значения в моменты экстремумов переменного поля на сетках модулятора.

На графике движение электронов пролетевших первый резонатор представлено в виде прямых линий, тангенс угла наклона которых, к оси абсцисс, пропорционален скорости электронов.

Так электроны, пролетевшие сетки резонатора в моменты прохождения переменного на-пряжения через ноль (точки на оси Х₀ – 0; 2; 4; 6; 8; 10…) – продолжают движение со средней скоростью невозмущённого движения V₀, т.е. их скорость не изменяется и называются они невозмущёнными электронами.

Траектории электронов при тормозящих полупериодах (точки на графике 3; 7; 11…) сос-тавляют с осью Х меньший угол – они замедляют свою скорость, а электроны, проходящие резонатор в моменты укоряющих полупериодов (точки 1; 5; 9; 13…) – увеличивают свою скорость.

В результате, в некоторый момент времени, все подвергшиеся изменению скорости электроны сближаются друг с другом и оказываются в одной и той же плоскости Х₄ отстоящей от плоскости Х₀ на расстоянии пространства дрейфа L. Напряжения U₀ и U_1м можно подобрать таким образом, чтобы электроны встречались в середине зазора выходного резонатора. И, если, в этот момент СВЧ поле выходного резонатора является ­тормозящим, то происходит наибольшая передача энергии от сгустка электронов СВЧ полю.

В 1-м резонаторе передачи энергии потока электронов СВЧ полю не происходит, т.к. в этом резонаторе половина электронов ускоряется, а другая половина тормозится. В этом случае сохраняется относительный баланс энергии. Энергия источника усиливаемого сигнала (т.е. входного сигнала) почти не расходуется.

Во 2-ом резонаторе (выходном) процесс торможения электронов, т.е. отдачи ими своей кинетической энергии СВЧ полю преобладает. В результате происходит усиление СВЧ сигнала по мощности.

Помимо двухрезонаторных существуют и многорезонаторные клистроны, которые позволяют усиливать более слабые сигналы. КПД многорезонаторных клистронов достигает 40%, тогда как у двух резонаторных КПД 15 ¸20%.

Частотный диапазон пролётных клистронов достигает десятка ГГц. Выходная мощность в импульсном режиме - сотни киловатт.