0. Амплитудно-частотная характеристика (ачх) двухрезонаторного клистрона.

До сих пор мы предполагали, что резонаторы клистрона настроены на частоту усиливаемого сигнала.

В общем случае коэффициент усиления определяется выражением:

,

где

,

Q_н1 и Q_н2 – нагруженные добротности первого и второго резонаторов

;

Q₀ и Q_в – собственная и внешняя добротности резонатора;

- коэффициенты связи резонаторов и линии передачи;

- относительные расстройки расчеты сигнала от резонансных частот первого и второго резонаторов;

- резонансные частоты резонаторов.

Коэффициент имеет наибольшую величину при критической связи резонаторов и линий, когда , совпадающую с в рамках кинематической модели

.

Из формулы для коэффициента усиления видно, что в общем случае ненастроенных резонаторов, когда частотная характеристика усилителя может иметь вид двугорбой кривой даже при малых сигналах. В случае одинаково настроенных резонаторов при малых сигналах Р_вх частотная характеристика будет иметь вид одногорбой кривой (рис. 4.8).

При определенной расстройке участка получить кривую с уплощенной вершиной.

При большом уровне входного сигнала при Р_вх > Р_{вх опт} даже при одинаковой настройке контуров на резонансной кривой за счет перегруппировки электронного потока появляется провал.

Рис 4.8

Относительная полоса усиления двухрезонаторных клистронов обычно не превышает десятых долей процента (%).

0. Двухрезонаторные клистронные генераторы.

Схематически устройство клистронного генератора имеет вид, изображенный на рис 4.9.

Рис 4.9

В конструктивном отношении элементы обратной связи аналогичны устройствам ОС в генераторе на лампе с общей сеткой.

Для самовозбуждения клистрона фаза колебаний во входном резонаторе должна быть определенным образом связана с фазой колебаний в выходном резонаторе.

Построим графики напряжений на входном и выходном зазорах клистрона.

Рис 4.10

Через обозначен сдвиг фаз, создаваемый устройством обратной связи. Электронные сгустки образуются относительно электронов, прошедших центр первого зазора в момент перехода поля от тормозящего к ускоряющему. Для отдачи максимальной энергии сгустки должны проходить выходной зазор в момент максимального тормозящего поля.

Из рисунка видно, что оптимальный угол пролета в пространстве дрейфа должен составлять

С другой стороны угол дрейфа равен

Приравнивая эти углы, получим:

Это уравнение при фиксированном значении n приводит к виду:

, как для монотрона

.

Через обозначено оптимальное ускоряющее напряжение, при котором сгустки попадают в максимальное тормозящее поле выходного зазора.

Таким образом, при изменении должен наблюдаться ряд дискретных зон генерации, соответствующих целочисленным значениям n. В промежутках между зонами генерация невозможна, так как сгустки попадают в ускоряющее поле выходного зазора. Номер зоны генерации тем выше, чем больше время пролета в трубе дрейфа.

Рис. 4.11

При слабой связи между резонаторами. При сильной связи зоны раздваиваются, так как система двух связанных контуров в этом случае две резонансных частоты. В пределах каждой зоны происходит изменение частоты – электронная настройка.

Диапазон электронной настройки невелик (несколько мегагерц), недостатком такой настройки является большое потребление мощности на настройку.