ВЫХОДНАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УСИЛИТЕЛЬНОГО КЛИСТРОНА Советский патент 1995 года по МПК H01J25/00 H01J23/18 

Изобретение предназначено для использования в широкополосных двухполосных клистронах, работающих на двух видах колебаний с нерабочим интервалом между полосами.

Целью изобретения является упрощение конструкции, уменьшение габаритов и массы выходного каскада двухполосного усилительного клистрона.

На фиг. 1 представлена схема компактного двухполосного фильтра для частного случая трехзвенного двухполосного фильтра; на фиг. 2-5 пример конкретного конструктивного выполнения двухполосного трехзвенного фильтра с одним выходом в нагрузку в четырех видах; на фиг. 6 и 7 экспериментально полученные графики зависимости действительной части импеданса резонатора от частоты в различных пролетных каналах.

На фиг. 1 представлена схема, поясняющая принцип работы для частного случая трехзвенного двухполосного компактного фильтра. Фильтр состоит из активного резонатора 1, выходного тракта 2 и пассивных резонаторов 3 и 4. В каждом резонаторе используются два вида колебаний. Низкочастотные виды колебаний резонаторов 1, 3, 4 последовательно связаны между собой связями k₁₁, k₁₂, нагружены на тракт 2 посредством связи k₁₃ и образуют низкочастотный фильтр. Высокочастотные виды колебаний тех же резонаторов связаны последовательно связями k₂₁ и k₂₂ и связью k₂₃ с входным трактом и образуют высокочастотный фильтр.

На фиг. 2-5 представлен пример конкретного конструктивного исполнения трехзвенного двухполосного фильтра. Конструкция двухполосного фильтра включает в себя стержневые элементы 5 подстройки связей, емкостные элементы 6 частотной подстройки пассивных резонаторов двухполосного фильтра, щели 7 связи с активным резонатором, выходной тракт 8, щель 9 связи с выходным трактом, стержневые элементы 10 подстройки связей, двухсвязанный активный резонатор 11, корпус 12 активного резонатора, корпус 13 пассивного фильтра.

Настройка двухполосного фильтра начинается с настройки амплитудно-частотной характеристики полосы, в пределах которой поля в зазорах взаимодействия активного резонатора противофазны, посредством элементов 6 и 10. Затем с помощью элементов 5 осуществляется подстройка амплитудно-частотной характеристики полосы, в пределах которой поля в зазорах взаимодействия синфазны. При этом существенно, что искажения противофазной характеристики не происходит, так как элементы 5 расположены в узлах электрического поля, соответствующего противофазному виду колебаний.

На фиг. 6 и 7 представлены результаты экспериментального исследования макета двухполосного трехзвенного фильтра. На графиках изображены зависимости действительной части импеданса, активного резонатора в каналах 14, 15, соответственно ReZ₁₄, (см. фиг. 6), ReZ₁₅ (см. фиг. 7) от частоты j. Частотный интервал между полосами составляет половину отдельной полосы. При этом величины ReZ₁₄, ReZ₁₅ в пределах каждой полосы отличаются не более чем на величину пульсации ReZ₁₄. Эта пульсация по величине не превосходит 1 дБ. При попытке уменьшить частотный интервал между полосами быстро возрастает разница между ReZ₁₄ и ReZ₁₅.

Система работает следующим образом.

В зависимости от частоты сигнала выходная система возбуждается сгруппированным электронным потоком, пронизывающим зазоры активного резонатора 1, в рабочей полосе частот либо основного, либо высшего вида колебаний. Требуемые амплитудно-частотные характеристики обеспечиваются соответствующими элементами 6 настройки пассивных резонаторов, сконструированных и расположенных так, что они избирательно влияют на резонансные частоты и связь либо основного, либо высшего вида колебаний. Поэтому несмотря на то, что пассивная часть фильтровых систем выполнена в едином металлическом корпусе, выходная система относительно просто настраивается так, что на каждом виде колебаний в пределах рабочих полос реализуется амплитудно-частотная характеристика с малой неравномерностью и одинаковой величиной действительной части импеданса, приведенной к зазорам активного резонатора. Щели 7, 9 связи между активным и пассивным резонаторами, а также между пассивным резонатором и выходным трактом располагаются так, чтобы обеспечить достаточную связь соответствующих видов колебаний электромагнитного поля. Перекрестное взаимное влияние полей низкочастотной и высокочастотной фильтровых систем не приводит к заметному искажению амплитудно-частотных характеристик рабочих полос, если частотный интервал между ними составляет не менее половины рабочей полосы. Близкие условия возбуждения выходной системы на всех частотах в пределах различных полос обеспечивают одинаково высокий КПД.

Изобретение предназначено для использования в широкополосных двухполосных клистронах, работающих на двух видах колебаний с нерабочим интервалом между полосами. Выходная электродинамическая система усилительного клистрона содержит активный резонатор (Р) 1, выходной тракт 2 и пассивные Р 3, 4. В каждом Р используются два вида колебаний. Связи k₁₁ k₁₂ k₁₃ образуют низкочастотный фильтр, а связи k₂₁ k₂₂ k₂₃ высокочастотный фильтр. Величина коэффициента связи между пассивными Р превышает критическое значение. Предлагаемая система имеет расширенную рабочую полосу частот и улучшенные массогабаритные характеристики. 7 ил.

ВЫХОДНАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УСИЛИТЕЛЬНОГО КЛИСТРОНА, включающая активный резонатор, работающий на двух видах колебаний, двухполосную фильтровую систему, состоящую из двух цепочек пассивных резонаторов и связанную с активным резонатором щелями связи, отличающаяся тем, что, с целью расширения рабочей полосы частот, упрощения конструкции и улучшения массогабаритных характеристик, все пассивные резонаторы двух цепочек с одинаковыми порядковыми номерами попарно электромагнитно связаны, при этом величина коэффициента связи между ними превышает критическое значение, а по крайней мере одна из щелей связи активного резонатора с двухполосной фильтровой системой расположена в месте возбуждения полей двух видов колебаний.