Двухполосный многолучевой усилительный клистрон

 

Изобретение относится к электровакуумным приборам СВЧ, а именно к усилительным клистронам, работающим в двух полосах частот за счет использования двух видов колебаний в резонаторной системе. Целью изобретения является повышение КПД. В общей стенке активного и пассивного резонаторов между пролетными каналами выполнены два отверстия 4 связи, а две резонансные частоты, соответствующие низшим видам колебаний пассивных резонаторов 1, равны двум резонансным частотам активного резонатора 2, причем одна из рабочих частот активного резонатора соответствует синфазному возбуждению щелей связи, другая рабочая частота соответствует противофазному возбуждению щелей связи, а стороны активного резонатора удовлетворяют соотношению где a, b-стороны активного резонатора; ΔF - требуемый относительный разнос резонансных частот видов E₁₂₀ и E₂₁₀ активного резонатора; δ - диапазон относительной подстройки резонансных частот отдельных видов колебаний. 5 ил.

Изобретение относится к области ЭВП СВЧ, а именно к усилительным клистронам, работающим в двух полосах частот за счет использования двух видов колебаний в резонаторной системе. Цель изобретения повышение КПД за счет симметричной нагрузки на двух видах колебаний активного резонатора. На фиг. 1 приведен типичный спектр частот резонатора, у которого в качестве рабочего используется вид Е₂₂₀, а стороны прямоугольного резонатора а и b не равны между собой. На фиг. 2 и 3 показана схема подключения пассивного резонатора 1 к выходному активному резонатору 4 клистрона, обеспечивающая связь активного резонатора с выходным волноводом 3 с помощью отверстий 4 связи между четырьмя пролетными трубами 5 в торцовой стенке активных резонаторов 2. На фиг. 4 и 5 показана схема многолучевого двухполосного усилительного клистрона с пассивными резонаторами 1 на двух видах колебаний, связанными с входным и выходным активными резонаторами 2 с помощью отверстий 4 связи с выходным 3 и входным 6 волноводами и подстроечным элементом 7 в активном резонаторе 2. Устройство работает следующим образом. В активном резонаторе 2 (фиг. 2 и 3) промодулированными электронными лучами в четырех пролетных трубах 5 возбуждаются в различных полосах частот два рабочих вида колебаний Е₁₂₀ и Е₂₂₀ (фиг.1). В пассивном резонаторе 1 две резонансные частоты низших видов колебаний Н₁₀₁ и Н₂₀₁ равны резонансным частотам видов колебаний Е₁₂₀ и Е₂₂₀ активного резонатора. При синфазном возбуждении щелей 4 связи на виде Е₁₂₀ возбуждается вид Н₁₀₁ пассивного резонатора, а при противофазном возбуждении щелей связи возбуждается вид Н₂₀₁. Пассивный резонатор может быть нагружен на выходной волновод, как показано на фиг.2 и 3, или на дополнительные пассивные резонаторы многозвенного фильтра. Резонансные длины волн прямоугольного резонатора без пролетных труб удовлетворяют соотношению λ m=1,2. n=1,2. Введение пролетных труб искажает соотношение резонансных длин волн. Видам Е₁₂₀ и Е₂₁₀ соответствует одна резонансная длина волны, если резонатор квадратный, причем введение пролетных труб не снимает вырождения. Если в качестве одного из рабочих видов колебаний используется вид Е₁₂₀ с рабочей полостью частот Δ f, то отстройка вида E₂₁₀ должна быть по меньшей мере не меньше Δ f/2. В противном случае одновременное возбуждение двух видов колебаний в рабочей полосе частот приводит к усилению поля в области одних пролетных труб и ослаблению поля для других. Расчеты и экспериментальные данные показывают, что соотношение резонансных длин волн f₁₂₀ и f₂₁₀ для этих двух видов колебаний, один из которых паразитный, определяется только отношением сторон а и b и с погрешностью менее 4% (при наличии пролетных труб) для заданного относительного разноса частот Δ F рабочего Е₁₂₀ и паразитного Е₂₁₀ видов колебаний определяется выражением b/a ≥ + δ ΔF где δ диапазон относительной подстройки резонансных частот рабочих видов колебаний. При разделении видов Е₁₂₀ и Е₂₁₀ теперь в качестве рабочих видов можно использовать виды Е₁₂₀ и Е₂₂₀, для которых есть токи, текущие по торцовой стенке резонатора между пролетными трубами. Виды колебаний Е₁₂₀ и Е₂₂₀ в активном резонаторе отличаются распределением поля. Это свойство позволяет вводить раздельную настройку резонансных частот этих видов колебаний. Для этого подстроечный элемент 7 (фиг.5) вводится в то место резонатора, где поле вида Е₂₂₀ равно нулю, а поле вида Е₁₂₀ имеет максимум. При этом подстраивается резонансная частота вида Е₁₂₀, а частота Е₂₂₀ остается неизменной. Перемещением боковой стенки или изменением зазора резонатора может быть установлена требуемая частота вида Е₂₂₀, а затем произведена подстройка резонансной частоты вида Е₁₂₀. Диапазон возможной относительной подстройки резонансной частоты лежит в интервале 0-0,2 для типовой конструкции резонатора с трубками для пролета электронов.

Формула изобретения

ДВУХПОЛОСНЫЙ МНОГОЛУЧЕВОЙ УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КЛИСТРОН, содержащий активные резонаторы прямоугольной формы с пролетными трубами и пассивные резонаторы, связанные отверстиями связи, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД за счет симметричной нагрузки активных резонаторов в обеих рабочих полосах частот, активные резонаторы выполнены с четырьмя пролетными трубами и двумя щелями связи, расположенными между ними с рабочим видом колебаний E₁₂₀ в одной полосе частот и рабочим видом колебаний E₂₂₀ в другой полосе, при этом размеры сторон a, b (м) активного резонатора удовлетворяют выражению где ΔF заданный относительный разнос частот рабочего E₁₂₀ и паразитного E₂₁₀видов колебаний активного резонатора; δ диапазон относительной подстройки резонансных частот рабочих видов колебаний.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5