З Коэффициент полезного действия

Электронный к. п. д. отражательного клистрона равен

где Р_е – выходная мощность в центре зоны генерации;

I ₀ – ток электронного пучка;

U ₀ – ускоряющее напряжение анода.

В отражательных клистронах к.п.д. не велик и составляет в приборах малой мощности доли процента, а в приборах повышенной мощности 2 – 3%.

Малая величина к.п.д. обусловлена двумя причинами:

а) использование одного резонатора в качестве модулирующего и выходного устройства, что приводит к слишком большим амплитудам модулирующего напряжения и как результат – формирование сгустков недостаточной плотности;

б) отсутствие коллектора для удаления отработанных электронов, которые частично "садятся" на сетки резонатора, частично бесполезно "болтаются" в рабочем пространстве.

Крутизна электронной перестройки

Отражательные клистроны в зависимости от выходной мощности и частоты работают при U_OTP от минус 200В до минус 2700В. Наибольшие значения относятся к клистронам миллиметрового диапазона. Максимальные напряжения отражателя у клистронов сантиметрового диапазона волн достигают минус 500В, а у клистронов миллиметрового диапазона минус 1000В. Крутизна электронной перестройки в сантиметровом диапазоне составляет 0.3 – 1.2МГц/В, а в миллиметровом достигает 10 – 15МГц/В.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Количество типов отражательных клистронов из года в год сокращается в связи с их заменой твердотельными СВЧ генераторами. Вместе с тем рекламируются сотни типов этих приборов. Это определяется большим разнообразием их технических характеристик и, прежде всего по частоте, выходной мощности, стабильности частоты и мощности, а также по конструкции и технологии изготовления. Поэтому отражательные клистроны широко применяются в различной радиоэлектронной аппаратуре. Они используются как генераторы СВЧ колебаний в передатчиках радиорелейных линий связи, маломощных доплеровских РЛС, измерительной аппаратуре, для накачки параметрических усилителей, в качестве гетеродинов приёмных устройств и т.д. При этом вне конкуренции остаётся область миллиметровых и субмиллиметровых волн, в которой созданы и с успехом используются отражательные клистроны.

Заслуживают внимания также миниатюрные отражательные клистроны, которые по своим размерам и применению приближаются к полупроводниковым СВЧ приборам. В частности, у них рабочее напряжение не превышает 100В, а их габариты около 1см.

ИЗУЧАЕМЫЙ КЛИСТРОН

Изучаемый отражательный клистрон К-19 является серийным клистроном, имеет конструкцию, рассчитанную на включение в волноводный тракт и относится к виду клистронов с внутренним резонатором.

Конструктивно клистрон состоит из металлокерамического корпуса с расположенным внутри него резонатором (рис.5).

Рис.5 – Изучаемый клистрон

Внутри корпуса 1 смонтированы три основные части прибора: электронная пушка 2, отражатель 3, сетки 4, являющиеся анодом. Вывод энергии из резонатора 5 осуществляется петлёй связи 6, заканчивающейся линией 7 на цоколе лампы. Эта коаксиальная линия 7 вставляется в отверстие широкой стенки волновода и является возбуждающей антенной. Механическая настройка частоты осуществляется изменением частоты резонатора с помощью винта 8.

Клистрон К-19 имеет мощность до 10мВт на частоте 10ГГц. Механическая перестройка может осуществляться в диапазоне 1500МГц, а электрическая - в диапазоне 100МГц.