Расчет и проектирование пролетного клистрона
1

1. Принцип действия и устройство пролетного клистрона.

Пролетные клистроны обладают высокими значениями КПД и коэффициента усиления, большим уровнем выходной мощности, стабильностью частоты и фазы усиливаемых колебаний.

В  клистроне кроме катода, элементов электронной оптики, обеспечивающих фокусирование и поддержание электронного потока, и коллектора, воспринимающего электронный поток после его использования, важной частью являются объёмные резонаторы, поле которых необходимо для скоростной модуляции электронов и отбора энергии от сгруппированного электронного тока. Проще говоря в пролетном клистроне электронный пучок проходит сквозь электродинамическую систему в виде последовательности объёмных резонаторов, где в результате взаимодействия с СВЧ-полем часть энергии электронов передается полю, тем самым осуществляется усиление СВЧ-сигнала.  Объёмные резонаторы соединяются пролетными трубами, в которых поток электронов перемещается от одного резонатора к другому.

Электронный поток, создаваемый электронной пушкой , ускоряется в пространстве «катод-анод» высоким положительным напряжением и далее движется по инерции от входного резонатора  до коллектора . Высокочастотные колебания во входном резонаторе создаются за счет мощности усиливаемого сигнала, поступающей в резонатор через вход энергии . Резонаторный блок состоит из объёмных резонаторов, резонансная частота которых может меняться с помощью механизмов перестройки . Взаимодействие электронов с высокочастотными полями происходит в зазорах. Между резонаторами электроны движутся в металлических трубах, так называемых пространствах дрейфа. Радиус трубы дрейфа должен быть таким, чтобы для рабочей длины волны труба являлась запредельным волноводом. Следовательно, в пространстве дрейфа отсутствует СВЧ – электрическое поле и на электроны действуют только электростатические силы расталкивания.

С помощью входного и промежуточных резонаторов однородный по плотности электронный пучок преобразуется в последовательность электронных уплотнений (сгустков), частота следования которых совпадает с частотой входного сигнала. Электронные сгустки возбуждают в выходном резонаторе  СВЧ – поле той же частоты, тормозятся этим полем и отлают ему свою энергию, которая выводится в нагрузку через вывод.

Отдав значительную часть энергии полю выходного резонатора, электроны попадают на коллектор , в котором остаток энергии превращается в тепло и