Усилительный клистрон для систем связи

 

Изобретение относится к электронной технике и предназначено для использования в радиорелейных, тропосферных и спутниковых станциях связи. Цель изобретения уменьшение содержания помех в передаваемом сигнале. Клистрон состоит из электронной пушки 1, входного резонатора 2, промежуточных резонаторов 3 5 основной частоты, труб 8 12 дрейфа и коллектора 13. Размещенный перед выходным резонатором 7 на расстоянии 0,05 0,6 длины трубки 11 дрейфа резонатор 6 удвоенной частоты настроен на частоту, выбранную в интервале 2 (F_o+Δf_р)≅ f₁₁≅ 2(F_o+2Δf_р) где F_o центральная частота рабочего диапазона частот клистрона; Δf_р ширина рабочего диапазона частот клистрона. Введение резонатора 6 удвоенной частоты снижает уровень комбинационных составляющих в спектре выходного сигнала клистрона, работающего в режиме одновременного усиления двух и более ВЧ-сигналов, расположенных в одном рабочем диапазоне частот. 3 ил.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к электронным приборам, а именно к многорезонаторным усилительным клистронам, предназначенным для использования в радиорелейных, тропосферных и спутниковых станциях связи, в которых осуществляется одновременная передача двух или более высокочастотных сигналов, расположенных в одном рабочем диапазоне частот клистрона. Целью изобретения является уменьшение содержания помех в передаваемом сигнале путем снижения уровня комбинационных составляющих в спектре выходного сигнала многорезонаторного клистрона, работающего в режиме одновременного усиления двух и более высокочастотных сигналов, расположенных в одном рабочем диапазоне частот. Цель достигается за счет введения дополнительного резонатора удвоенной частоты перед выходным резонатором клистрона и соответствующего выбора его местоположения и настройки. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого клистрона; на фиг. 2 показаны расчетные зависимости относительного уровня комбинационных составляющих от частоты f_ll настройки резонатора удвоенной частоты, расположенного перед выходным резонатором на расстоянии l_ll=0,33 длины последней трубы дрейфа; на фиг. 3 приведена расчетная кривая минимума уровня комбинационных составляющих в зависимости от выбора расстояния l_ll резонатора удвоенной частоты от выходного резонатора клистрона. Клистрон состоит из электронной пушки 1, входного резонатора 2, промежуточных резонаторов основной частоты 3-5, резонатора удвоенной частоты 6, расположенного перед входным резонатором 7, труб дрейфа 8-12 и коллектора 13 (l_др длина последней трубы дрейфа, l_l расстояние от выходного резонатора 7, на котором располагается резонатор удвоенной частоты 6). Устройство работает следующим образом. Электронный пучок, формируемый электронной пушкой 1, модулируется по скорости в зазоре входного резонатора 2 в результате одновременного воздействия двух или более ВЧ-сигналов. Под действием ВЧ-напряжений промежуточных резонаторов 3-5 в трубах дрейфа 8-10 происходит преобразование первоначальной модуляции по скорости в модуляцию по плотности и преобразование сгустков электронов. Причем в силу нелинейности процессов группирования формирование электронных сгустков происходит под действием ВС-напряжений основных частот и их комбинационных составляющих. Резонатор удвоенный частоты 6, расположенный перед выходным резонатором 7 и настроенный на частоту f_ll, выбранную в интервале 2(F_o+ Δf_p) ≅f_II ≅ 2(F_o+2 Δf_р), где F_o центральная частота рабочего диапазона частот клистрона; Δf_p- ширина рабочего диапазона частот клистрона. Воздействуя на формируемые электронные сгустки, ухудшает условия группирования на комбинационных частотах, что обусловливает уменьшение относительного уровня комбинационных составляющих в спектре выходного сигнала в несколько раз по сравнению с известным техническим решением. Коллектор 13 служит для рассеяния кинетической энергии электронов, оставшейся у них после прохождения ВЧ-зазора выходного резонатора 7. При выборе местоположения резонатора удвоенной частоты в последнем пространстве дрейфа, где уровень вторых гармоник частот усиливаемых сигналов относительно велик даже в линейных режимах работы клистрона, в зависимости от частоты f_II настройки резонатора удвоенной частоты относительный уровень комбинационных составляющих может быть как выше, так и ниже этого уровня в клистроне, использующем известное техническое решение, т.е. без дополнительного резонатора удвоенной частоты (кривая 14 на фиг. 2 и фиг. 3). На фиг. 2 кривая 15 соответствует интервалу между двумя ВЧ-сигналами 0,6 Δf_p; кривая 16 интервал между двумя ВЧ-сигналами составляет Δf_p, то есть частота первого сигнала f совпадает с низкочастотным краем рабочего диапазона клистрона, а частота второго сигнала f₁ совпадает с высокочастотным краем Δf_р рабочего диапазона частот; сечение F₁ соответствует удвоенной частоте первого ВЧ-сигнала; сечение F₂ соответствует удвоенной частоте второго ВЧ-сигнала; сечение F₁ и F₂ относятся к кривой 15, сечение F¹₁ соответствует удвоенной частоте первого ВЧ-сигнала; сечение F¹₂ соответствует удвоенной частоте второго ВЧ-сигнала; сечение F¹₁ и F¹₂ относятся к кривой 16. Из фиг. 2 видно, что при настройке резонатора удвоенной частоты в пределах 2 Δf_p уровень комбинационных составляющих резко нарастает по сравнению с известным техническим решением и максимумы этого уровня располагаются вблизи вторых гармоник частот передаваемых сигналов. Очевидно, что настройка резонатора удвоенной частоты не может быть рекомендована для одновременной передачи двух и более ВЧ-сигналов. При настройке резонатора удвоенной частоты выше 2 (F_o+ +Δf_р) уровень комбинационных составляющих резко уменьшается и становится ниже, чем в известном техническом решении. При этом существует значительный интервал частот от 2(F_о+ Δf_p) до 2(F_o+2 Δf_p), где уровень комбинационных составляющих ниже, чем в известном техническом решении на 4-7 дБ. Уровень комбинационных составляющих в спектре выходного сигнала клистрона зависит не только от частоты f_II настройки резонатора удвоенной частоты, но и от точного выбора его местоположения перед выходным резонатором клистрона. На фиг. 3 приведена зависимость минимума комбинационных составляющих от выбора величины . Из фиг. 3 видно, что уровень комбинационных составляющих уменьшается по сравнению с известным техническим решением на 3-7 дБ в интервале от 0,05 до 0,6. Минимальный уровень комбинационных составляющих реализуется при выборе относительного расстояния = 0,3. В этой точке уменьшение уровня комбинационных составляющих по сравнению с известным техническим решением составляет около 7 дБ. При уменьшении интервала между усиливаемыми сигналами (вплоть до 0,008 Δf_р) положительный эффект увеличивается и относительный уровень комбинационных составляющих может быть дополнительно уменьшен на 10-16 дБ по сравнению с интервалом, близким к ширине рабочего диапазона частот клистрона. Введение дополнительного резонатора удвоенной частоты позволяет уменьшить уровень комбинационных составляющих и при одновременном усилении не двух, а большего числа сигналов. Уменьшение уровня комбинационных составляющих при введении дополнительного резонатора удвоенной частоты не сопровождается снижением коэффициента усиления на частотах основных сигналов.

Формула изобретения

УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КЛИСТРОН ДЛЯ СИСТЕМ СВЯЗИ, содержащий входной резонатор, выходной резонатор, промежуточные резонаторы основной частоты, по меньшей мере один резонатор удвоенной частоты и трубы дрейфа, отличающийся тем, что, с целью уменьшения содержания помех в передаваемом сигнале путем снижения уровня комбинационных составляющих в спектре выходного сигнала клистрона, работающего в режиме одновременного усиления двух и более высокочастотных сигналов, перед выходным резонатором на расстоянии 0,05 0,6 длины последней, считая от входного резонатора трубы дрейфа, расположен резонатор удвоенной частоты, настроенный на частоту, выбранную в интервале 2(F_o+Δf_p) ≅ f ≅ 2(F_o+2Δf_p), где F₀ центральная частота рабочего диапазона частот клистрона; Δf_p ширина рабочего диапазона частот клистрона.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---