соединяется с резоиаторал!и и имеет потенциал земли. На катод подается отрицательное напряжение от источника Еа- В зависимости от мощности клистрона величина £а бывает от сотен вольт до сотен киловольт. Коллектор подключен к источнику небольшого положительного напряжения £к. Он служит для улавливания электронов луча. Усиливаемый сигнал вводится во входной резонатор, а усиленный сигнал снимается с выходного резонатора. Оба резонатора могут перестраиваться в некотором диапазоне частот.

Рис. 1.67. Схема двухрезонаторного клистронного усилителя

/ - катод; 2 - управляющиГ, электрод, s - ускоряющий электрод, 4 - входной резонатор, 5 - выходной резонатор, С - входная петля, 7 - выходная петля, 6 - коллектор, 9 ~ впиты настройки резонаторов

Для регулировки тока луча и выходной мощности на управляющий электрод подается отрицательное напряжение - Eg от отдельного источника и.чи от источника Еа. В последнем случае используется делитель напряжения.

Принцип действия пролетного клистрона состоит в следующем. От катода к коллектору движется э.пектроиньтй луч. Пролетая ускоряющий электрод, электроны луча имеют постоянную Скорость V.

Если входного сигнала нет, то плотность электронов равномерна по всей длине луча. Все электроны падают на коллектор с одинаковой скоростью V, отдавая ему свою кинетическую энергию. Она выделяется там в виде тепла. В цепи коллектора протекает постоянный ток. Выходного сигнала нет.

Если на вход усилителя подан сигнал, то между сетками входного резонатора gi, g2 создается переменное напряжение «i = = UmiSinmt, под дейсгвием которого изменяется кинетическая энергия пролетающих через сетки электронов. Будем считать, что расстояние между сетками / мало и каждый электрон пролетает его за очень малую долю периода. Пролетая сетки резонатора в момент /, электрон, и.меющий заряд е, получаег дополнительную энер! ию

что соответствует скорости движения

Сетки выходного резонатора

Центр

Сетки

вхобио-го реаона-тора

Рис 1.68. Пространственно-временная диаграмма полета электронов в двухрезонаторном клистроне

Таким образом, под действием входного сигнала происходит модуляция (изменение) скоростей электронов в луче.

В положительный полупериод, когда высокочастотный потенциал сетки g2 выше потенциала сетки g,, электроны ускоряются (v>V), а в отрицательный полупериод замедляются (w<V). Клер-вой сетке резонатора электроны подлетают равномерно, поэтому количество ускоренных и замедленных электронов одинаково. Сле-довате.пьно, источник входною сигнала не расходует мощность на моду.пяцию скорости электронов. Величина нагрузки на источник входного сигнала определяется лишь потерями во входном резо-нат оре.

Рис. 1.69. Резонатор клистрона большой мощности

В Пространстве группирования, т. е. между сетками 2 и з, модуляция скорости электронов луча превращается в модуляцию плотности. Происходит ого потому, что «быстрые» электроны догоняют «медленные». В результате образуются сгустки и разрежения электронов. Наглядно это можно показать на простраи-ственно-временной диаграмме (рис. 1.68). В пространстве группирования электроны движутся с постоянными скоростями, поэтому графиками их пути являются прямые линии, наклон которых к оси времени определяется величинами скоростей. Из рис. 1.68 видно, что на некотором расстоянии от сеток входного резонатора пересекаются прямые линии, наклон которых определяется скоростями электронов V, V+AV, V-AV, где &V определяется амплитудой управляющего напряжения [/ml- Следовательно, в сгустки собираются электроны, входящие в пространство группирования в течение полупериода. Центрами группирования являются электроны, пролетающие сетки резонатора в момент перехода напряжения Ui через нуль от отрицательного значения к положительному.

Сетки выходного резонатора располагаются на таком расстоянии от сеток входного резонатора, чтобы в них входили наиболее плотные сгустки электронов.

Через сетки выходного резонатора проходит пульсирующий поток электронов, т. е. пульсирующий конвекционный ток. Первый же ciycTOK электронов, прошедший через сетки выходного резонатора, возбуждает в нем колебания. Если выходной резонатор настроен на частоту сигнала, ю сгустки электронов будут тормозиться высокочастотным полем резонатора, при этом кинетическая энергия электронов будет передаваться полю резонатора, а потому в резонаторе будут поддерживаться незатухающие колебания.

Простейший двухрезонаторный усилительный клистрон характеризуется невысоким к. п д. Это объясняется отсутствием фокусирующей системы. Поэтому происходит поперечное расширение луча, перехват электронов луча сетками и недостаточное группирование электронов.

В целях получения высокого к. п. д. в конструкцию клистрона внесен ряд усовершенствований. Для предотвращения поперечного расширения луча электронов применяются фокусирующие системы. У мощных клистронов для фокусировки используется соленоид, а у клистронов средней мощности -постоянные магниты. Вместо сеток используются зазоры в специальных трубках дрейфа, где пролетают электроны (рис. 1,69).