Формула

1. КЛИСТРОН, содержащий двухзазорный резонатор, в корпусе которого размещены пролетные трубы и диэлектрическая перегородка с отверстием, через которое проходит центральная пролетная труба, соединенная с проводниками, размещенными на поверхности диэлектрической перегородки, при этом внешний проводник коаксиального вывода энергии соединен с корпусом, отличающийся тем, что, с целью повышения уровня рассеиваемой мощности и улучшения массогабаритных характеристик, на внутренней стенке корпуса резонатора выполнен выступ, соединенный с центральным проводником коаксиального вывода энергии и проводниками, размещенными на поверхности диэлектрической перегородки.
2. Клистрон по п.1, отличающийся тем, что корпус резонатора выполнен цилиндрическим, а его внутренний диаметр выбран из выражения
6L/R1 + 2 R/R1 > 2,3L/R1 + 0,6,
где R - радиус внутренней стенки корпуса резонатора, м;
R1 - внешний радиус центральной пролетной трубы, м;
L - длина центральной пролетной трубы, м.

Описание

Изобретение относится к электронной технике, а более конкретно - к устройству клистронов, и может быть использовано при создании усилительных и генераторных приборов этого типа.
Целью изобретения является повышение уровня рассеиваемой мощности и улучшение массогабаритных характеристик.
На фиг. 1 приведен вариант конструкции двухзазорного резонатора клистрона; на фиг. 2 приведен график зависимости величины характеристического сопротивления от отношения внутреннего радиуса резонатора к радиусу втулки при различных отношениях длины втулки к ее радиусу; на фиг. 3 показаны графики зависимостей R/R1 от L/R1, ограничивающих диапазон допустимых изменений характеристического сопротивления; на фиг. 4 приведены графические решения уравнения резонанса для ступенчато-нерегулярной а) и регулярной б) резонансной линии; на фиг. 5 и 6 показаны различные варианты конструктивного выполнения предлагаемого клистрона.
Конструкция клистрона (фиг. 1) представляет собой объем, ограниченный корпусом 1. Области взаимодействия образованы установленными в корпусе пролетными трубами 2 и центральной пролетной трубой 3, укрепленной на промежуточной диэлектрической стенке 4, на поверхности которой расположены проводники 5, выполненные пленочной металлизацией и соединяющие пролетную трубу с выступом 6, который замкнут на корпус и образует вместе с проводниками, расположенными на поверхности диэлектрической стенки, четвертьволновый отрезок резонансной линии. Клистрон снабжен коаксиальным выводом энергии, внешний проводник 7 которого укреплен на корпусе резонатора, а внутренний проводник 8 кондуктивно связан с выступом 6. На фиг. 5 показана полость 9 в корпусе резонатора.
С целью улучшения массогабаритных характеристик при сохранении уровня усиления корпус резонатора клистрона выполнен цилиндрическим, а внутренний диаметр корпуса выбран из соотношения:
6 L/R1+2 R/R1>2,3L/R1+0,6, где R - внутренний радиус корпуса резонатора, м;
R1 - внешний радиус центральной пролетной трубы, м;
L - длина центральной пролетной трубы, м.
Клистрон работает следующим образом. При прохождении модулированного по плотности электронного потока в корпусе 1 резонатора через двойной бессеточный зазор, образованный между пролетными трубами 2 и центральной пролетной трубой 3, установленной на диэлектрической стенке 4, возбуждаются электромагнитные колебания в объеме резонатора, которые наводят СВЧ-ток в индуктивном проводнике 5 с выступом 6, имеющем конструктивную связь с выводом энергии коаксиального типа проводники 7,8. Этот проводник вместе с емкостью двойного зазора определяет резонансную частоту колебаний резонатора.
Повышение уровня рассеивающей мощности, особенно при неизменных габаритах резонатора или даже их уменьшении, возможно только за счет снижения суммарной мощности потерь в рассеиваемой системе.
При установке в корпусе резонатора выступа, являющегося дополнительным проводником, он вместе с проводниками, расположенными на диэлектрической стенке, образует ступенчато-неоднородный четвертьволновый отрезок резонансной линии. Распределение высокочастотного тока по длине такой линии определяется выражением
ix= Icos x , где I - высокочастотный ток в месте короткого замыкания;
- электрическая длина индуктивного проводника;
l - длина проводника.
Выражение для мощности потерь соответственно:
P = Ri2xdx , где R - полное сопротивление потерь линии, т. е. в нашем случае
R=R1+R3 , где R1 - погонное сопротивление потерь линии;
R3 - сопротивление потерь в месте контактов.
Так как место контакта с проводниками линии, расположенными на диэлектрике, в предлагаемой конструкции переместилось в область меньших токов, то соответственно и мощность потерь R3 уменьшится.
Удельное поверхностное сопротивление Rs пленочных проводников, расположенных на диэлектрической перегородке, будет больше, чем у проводника, выполненного из сплошного металла. Параметр поперечного сечения дополнительного проводника также больше, поэтому мощность потерь P1 будет меньше, чем в прототипе. Кроме того, теплопроводность сплошного металлического проводника значительно выше, чем у системы тонкопленочных проводников, расположенных на диэлектрической перегородке. Таким образом, за счет уменьшения в клистроне составляющих P1 и P3 повышается общий уровень рассеиваемой мощности клистрона.
Наличие выступа 6 позволяет при увеличении уровня рассеиваемой мощности обеспечить надежную связь резонатора с нагрузкой. Соединение центрального проводника коаксиального вывода энергии непосредственно на выступ уменьшает контактные переходные потери по сравнению с прототипом, где контакт приходится осуществлять на пленочный проводник, расположенный к тому же с двух сторон диэлектрической перегородки. Выступ, кроме того, обладает более высокой теплопроводностью за счет большого сечения. Это позволяет при малых габаритах резонатора обеспечивать надежную связь с нагрузкой, отвести большие уровни энергии.
Одной из основных характеристик клистронов является -характеристическое сопротивление. В двухзазорных резонаторах его величина в основном зависит от поперечных размеров резонатора, диаметра и длины центральной пролетной трубы. Это видно на графике зависимости величины - от отношения величин R/R1, при различных значениях L/P (фиг. 2), где R - внутренний радиус резонатора;
R1 - внешний радиус центральной пролетной трубы;
L - длина центральной пролетной трубы.
Для определения допустимых изменений значения при изменении поперечных размеров резонатора были выбраны критерии, основанные на анализе чувствительности, позволяющем определить скорость изменения в зависимости от изменения параметров клистрона. Полученные таким образом ограничения на выбор отношения размеров R, R1 и L для цилиндрических двухзазорных резонаторов, при которых характеристическое сопротивление практически не меняется и не влияет на характеристики приборов, выглядят следующим образом:
6L/R1+2 R/R1>2,3L/R1+0,6.
Так как клистрон выполнен на основе ступенчато-нерегулярной линии, то для него характерно большое разнесение резонансных частот основного тока и первого обертона. Объясняется это изменением расположения корней уравнения резонатора для ступенчато-нерегулярной колебательной системы, которой является система, по сравнению с расположением корней для регулярных колебательных систем, к которым относится система, описанная в прототипе.
Возможны варианты изготовления конструкции клистрона. Один из вариантов, когда дополнительный проводник расположен не вдоль оси резонатора, а в плоскости диэлектрической перегородки, показан на фиг. 6. Все обозначения соответствуют употребляемым в тесте описания.
Таким образом, клистрон позволяет по сравнению с прототипом рассеивать большие мощности при малых поперечных размерах, улучшить связь с нагрузкой при сохранении высокого значения характеристического сопротивления.
Изобретение относится к СВЧ-электротехнике, к устройству клистронов и может быть применено при создании усилителей и генераторных приборов этого типа. Цель изобретения - повышение уровня рассеиваемой мощности и улучшение массогабаритных характеристик. В клистроне, содержащем двухзазорный резонатор, в корпусе 1 которого размещены пролетные трубы, центральная труба расположена внутри отверстия в диэлектрической стенке 4 и соединена с проводниками 5, размещенными на поверхностях стенки 4. В корпусе резонатора выполнены пазы, образующие выступ 6, соединенный с проводниками, расположенными на диэлектрической стенке и центральным проводником 8 коаксиального вывода энергии. Для улучшения массогабаритных характеристик при сохранении уровня усиления корпус резонатора выполнен цилиндрическим. В описании изобретения дано ограничение на поперечные размеры клистрона, при которых не происходит падение характеристического сопротивления при уменьшении размеров прибора. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

Рисунки

Заявка

4819094/21, 29.03.1990

Саратовский политехнический институт

Царев В. А, Клокотов В. М, Фисенко Р. Н

МПК / Метки

МПК: H01J 25/12

Метки: клистрон

Опубликовано: 15.12.1994

Код ссылки

<a href="https://patents.su/0-1723944-klistron.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Клистрон</a>

Похожие патенты