УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КЛИСТРОН ДЛЯ СИСТЕМ СВЯЗИ Советский патент 1995 года по МПК H01J25/10 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к электронным приборам, более конкретно 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 ВЧ-сигналов, расположенных в одном рабочем диапазоне частот.

Цель достигается за счет введения дополнительного резонатора удвоенной частоты перед предвыходным резонатором клистрона и соответствующего выбора его местоположения и настройки.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого клистрона; на фиг. 2 расчетная зависимость относительного уровня комбинационных составляющих от частоты f_ll настройки резонатора удвоенной частоты, расположенного перед предвыходным резонатором клистрона на расстоянии l_ll=0,33 длины предпоследней трубы дрейфа; на фиг. 3 расчетная кривая минимума уровня комбинационных составляющих в зависимости от выбора расстояния l_ll резонатора удвоенной частоты от предвыходного резонатора клистрона.

Клистрон состоит из электронной пушки 1, входного резонатора 2, промежуточных резонаторов основной частоты 3 и 4, предвыходного резонатора 5, резонатора удвоенной частоты 6, расположенного перед предвыходным резонатором 5, выходного резонатора 7, труб дрейфа 8-12 и коллектора 13 (l_др длина предпоследней трубы дрейфа; l_ll расстояние от предвыходного резонатора 5, 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 образование сгустков электронов. Причем в силу нелинейности процессов группирования формирование электронных сгустков происходит под действием ВЧ-напряжений основных частот и их комбинационных составляющих. Резонатор удвоенной частоты 6, расположенный перед предвыходным резонатором 5 и настроенный на частоту f_ll, выбранную в интервале
2(F_o- Δf_p) ≅ f_ll ≅ 2f_нч, где f_нч нижняя частотная граница рабочего диапазона частот клистрона;
Δ f_p ширина рабочего диапазона частот клистрона;
F_о центральная частота 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 кинетический энергии электронов, оставшейся у них после прохождения ВЧ-зазора выходного резонатора 7.

При выборе местоположения резонатора удвоенной частоты в предпоследнем пространстве дрейфа, где уровень вторых гармоник частот усиливаемых сигналов относительно велик даже в линейных режимах частоты клистрона, в зависимости от частоты f_ll 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). Выбор настройки f_ll резонатора удвоенной частоты и выбор его местоположения перед предвыходным резонатором 5 определяется графиками на фиг. 2 и 3.

Из фиг. 2 следует что частота f_ll настройки резонатора удвоенной частоты должна находиться в интервале от 2(F_o- Δf_p) до 2f_нч.

Из фиг. 3 видно, что уменьшение уровня комбинационных составляющих по сравнению с известным техническим решением достигает 2-4 дБ при выборе отношения l_ll, l_др в пределах от 0,05 до 0,7, а оптимальное относительное расстояние l_ll/l_др от предвыходного резонатора 5, на котором должен располагаться резонатор удвоенной частоты, составляет 0,2.

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.

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. Резонатор 6 удвоенной частоты размещен перед выходным резонатором 7 на расстоянии 0,05 0,7 длины трубы 11 дрейфа и настроен на частоту, выбранную в интервале 2 (F_o+Δf_р)≅ f₁₁≅ 2F_нч где F_o центральная частота рабочего диапазона частот клистрона; f_нч низкочастотная граница рабочего диапазона частот клистрона; Δf_р ширина рабочего диапазона частот клистрона. Введение резонатора 6 удвоенной частоты снижает уровень комбинационных составляющих в спектре выходного сигнала резонатора, работающего в режиме одновременного усиления двух и более ВЧ-сигналов, расположенных в одном рабочем диапазоне частот. 3 ил.

УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КЛИСТРОН ДЛЯ СИСТЕМ СВЯЗИ, содержащий входной резонатор, предвыходной 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 предвыходным резонатором на расстоянии 0,05 - 0,7 длины предпоследней, считая от входного резонатора, трубы дрейфа расположен резонатор удвоенной частоты, настроенный на частоту f, выбранную в интервале
2(F_o-Δf_p) ≅ f≅ 2f_нч,
где F₀ центральная частота рабочего диапазона частот клистрона;
f_нч низкочастотная граница рабочего диапазона частот клистрона;
Δf_p ширина рабочего диапазона частот клистрона.