Пролетный клистрон

(19) ЗШ С 11) (51) 5 Н 01 ЯЫ О Комитет Российской федерации по иатентам и товариым знакам ОПИСАН ИЗОБР ПАТЕ 9-40аучно-производственноетов А.В.аучно-производственное(57 Использование: вусилительных клистрои выходного резонаществляется через ок ИСТРОНСВЧ-технике, в частности в ах в которых связь входного оров с волноводами осуа диафрагмы в стенке резонаторов. Цель - оптимизация амплитудно-частотной характеристики выходного сигнала и уровня входного сигнала. Сущность: в пролетном кпистроне, содержащем блок резонаторов, волноводные ввод и вывод энергии с окнами связи, стенки входного и выходного резонаторов с окнами связи выполнены по крайней мере из трех слоев, два из которых являются внешними и неподвижными и снабжены соосными диафрагмами, а внутренний слой составлен из двух подвижных частей с возможностью перекрьпия диафрагм во внешних слоях 1 зпф-лы,4 ил.Изобретение относится к СВЧ-технике,в частности к усилительным клистронам, в которых связь входного и выходного резонаторов с волноводами осуществляется через окна (диафрагмы) в стен ках резонаторов. Этот вид сочленения резонаторов с волноводами очень широко распространен в технике СВЧ, Наиболее часто используют связь резонаторов с входнымии выходными цепями через торцовую стенку волновода, Степень связи зависит от размеров и формы окна связи.Для получения требуемых коэффициента усиления полосы и КПД в усилительных клистронах наряду с другими важно выполнить два условия: согласовать входной резонатор с возбудителем, чтобы свести к минимуму отражение энергии, что необходимо выполнить с учетом заданных электронной проводимости тока луча (лучей) и параметров входного резонатора, и обеспечить оптимальное условие для передачи энергии иэ выходного резонатора в нагрузку.Известен способ регулирования связирезонатора с волноводом с помощью винта, который ввинчивается в волновод в непосредственной близости от окна связи, Такая конструкция рассчитана на использование в сравнительно длинновалновых приборах, имеющих большие поперечные сечения волнаводов, Как правило, винт используется для технологической подстройки связи в процессе изготовления прибора. В дальнейшем его загпвивают или эастопоривают и он теряет свое ствойство регулятора, что не позволяет его использовать в процессе эксплуатации прибора, Кроме того, иаоднорвдгнкость в волноводе, в том числе и винт, сййкает элекктрйческую прочность тракта, что ограничивает его применение в прибоеах с большой: выходной мощностью, оообени 1 о в коротковолновой части сантиметрового и миллиметровом диапазонах.Участок волновода с винтом ведет себя какрезонансная система, что резко сокращаетполосу согласования.Известна конструкция, обеспечивающая регулировайие связи высокодобротного резонатора с волноводом посредством перекрытия окна связи с помощью заслонки, Наличие подвижных частей, находящихся внутри волновода, рассчитано на примоенение при низких уровнях мощности, характерныхдля отражательных клистронов.Известно, что в клистроне требуемые выходные параметры, например произведение полосы не усиление, зависят наряду сдругими фякторагии от соотношения между проводимостью по постоянному току лучейклистрона (60), характеристическим сопротивлением выходного резонатора (й/О) и .внешней добротностью Оех, которая опре 5 деляется степенью связи выходного резонатора с внешней линией.Недостатками этой конструкции являются фиксированная величина связи вход 10 ного и выходного резонатора с внешнимицепями и невозможность ее регулировки.Целью изобретения является обеспечение оптимальных рабочих параметров клистрона за счет изменения степени связирезонаторов с внешними цепями,Цель достигается тем, что в пролетномклистроне, включающем блок резонаторов,волноводные ввод и вывод энергии связи,стенки входного и выходного резонаторов20 прибора, содержащие окна связи, выполнены по крайней мере из трех слоев, два изкоторых являются внешними и неподвижными и имеют соосные диафрагмы, а внутренний слой. составлен из двух частей иявляется подвижным с возможностью перекрытия диафрагм во внешних слоях.Внутренний подвижный слой может состоять из одной части и имеет диафрагму свозможностью ее смещения относительно30 диафрагм в неподвижных слоях.Сущность изобретения состоит в том,что при изменении тока электронного потока, протекающего через клистрон, что эквивалентно изменению проводимости (Оо),например, из-за изменения эмиссионныхсвойств катОда или по. другим причинам,условия согласования резонаторов с внешними цепями в конкретном рабочем режименарушаются,40 Рассогласование может возникать приизменении параметров резонаторов, которые критичны к точности изготовления размеров и чистоте обработки поверхностей.Размеры резонаторов, например зазоры45 взаимодействия, могут изменяться при технологических операциях, связанных с нагревом. При этом степень связи резонатораможет стать отличной от заданной оптимальной величины, хотя размеры окна связи50 остаются прежними. Особенно остро эти явления начинают проявляться при продвижении в коротковолновую частьсантиметрового диапазона и миллиметровый диапазон,В коротковолновых приборах оптимальное. соотношение 6 о.(Й/О);Оех сдвигается всторону уменьшения, Это необходимо дляобеспечения надежной и стабильной работы клистрона, Однако при этом не укаэывается способ обеспечения этогосоотношения в изготовленном изделии.Все перечисленное приводит к необходимости создания механизма, позволяющего оптимизировать это соотношение всобранном изделии. При заданных О, и В/Оизменение соотношения ОоЙИ):Оех в сторону оптимальных величин для получениятребуемых выходных параметров возможноза счет изменения внешней добротностипри наличии механизма, позволяющего регулировать связь резонаторов с внешнимицепями.На фиг.1 схематически показан клистронный усилитель с устройствами регулирования связи на входе и выходе; на фиг,2 -устройство связи с диафрагмой и подвижными пластинами; на фиг.З - устройстворегулирования связи, содержащее две подвижные пластины, приводимые в движение от индивидуальных механизмов, нафиг,4 - устройство регулирования связи содой подвижной пластной,Клистронный усилитель состоит из катодной ножки 1, коллектора 2, фокусирующей системы 3, резонаторного блока 4 свходным 5 и выходным б резонаторами, соединенными с волноводами 7 через стенки,состоящие из трех слоев; неподвижных 8 и9 являющихся стенками волноводов 7 и 10 -пластин, перекрывающих диафрагмы 11 онеподвижных стенках 8 и 9. Диафрагмы 11могут иметь различную форму, напримеркруга, овала, прямоугольника и др, Внутренняя стенка состоит из двух подвижных пластин, перемещающихся в плоскости,параллельной наружным стенкам. При ихперемещении перекрываются или открываются окна связи в наружных пластинах, выполненных в виде двух соосных отверстий.На фиг,2 представлено окно связи принаблюдении со стороны вакуумного уплотнения. Здесь показаны подвижные пластины 10, неподвижная пластина 9 и диафрагма11. При перемещении подвижных пластин10 в направлениисвязь увеличивается, а внаправленииуменьшается.На фиг.З дан разрез устройства регулирования связи в плоскости, перпендикулярной оси прибора. Показана одна половинаустройства. Другая аналогична, Подвижнаяпластина 10 жестко соединена с держателем 12, мембраной 13 и винтом 14. Мембрана вакуумноплотно соединена с корпусом15 блока резонаторов, Движение винту 14передается от втулки 16, вращающейсямежду пластиной 17 и планкой 18, соединенных с помощью винтов,В случае необходимости регулированиясвязи в широких пределах в процессе изготовления прибора и при эксплуатации для5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 перемещения пластин 10 вместо мембраны 13 можно использовать сильфон.На фиг.4 доказан вариант регулирования связи с помощью одной подвижной пластины 10, В этом случае подвижная пластина и неподвижные пластины 8, 9 имеют диафрагмы 11 одинакового сечения. При перемещении диафрагмы подвижной пластины изменяется форма окна связи, Соответственно изменяется и величина связи.Принцип работы предложенного устройства заключается в следующем,На этапе изготовления усилителя в процессе сборки блока резонаторов размеры диафрагм связи на входе и выходе устанавливаются в соответствии с заранее подобранными величинами, соответствующими расчетным значениям величины связи, С помощью установки для измерения добротности проверяется степень связи входного и выходного резонаторов с внешними цепями, т.е, измеряются значения нагруженной и внешней добротности на входе и выходе клистрона. В случае их отклонения от заданной нормы производится корректировка связи за счет перемещения подвижных пластин 10 (фиг,1), Для увеличения связи зазормежду подвикными пластинами фиг.2) нужно увеличить и соответственно уменьшить при снижении связи.После окончательной сборки откачанного изделия при испытании и настройке производится подстройка связи входного и выходного резонаторов в рабочем режиме. При настройке усилителя входной сигнал от задающего генератора поступает во входной резонатор 5 фиг.1). Электронный поток или электронные потоки в случае многолучевой конструкции), создаваемый электронной пушкой и удерживаемый от рассыпания фокусирующей системой 3, модулируется в зазоре входного резонатора по скорости. В процессе прохождения электронного потока через резонаторы, предшествующие выходному резонатору 6, модуляционные процессы усиливаются, что приводит к образованию промодулированного по плотности электронного потока. Взаимодействие сгустков потока с высокочастотным полем выходного резонатора б приводит к образованию усиленного сигнала, выводимоо резонатора. После частотной подстройки резонаторов последовательно производится подбор оптимальной связи на входе и выходе усилителя с помощью перемещения подвижных пластин 10, связанных с механическим приводом.В готовом изделии в зависимости от цели можно произвести настройку связиибо на максимальное усиление в точке рабощгд2002332 ся подбор оптимальной связи на входе и выходе усилителя с помощью перемещения подвижных пластин 10, связанных с механическим приводом.В готовом изделии в зависимости от цели можно произвести настройку связи либо на максимальное усиление в точке рабочего частотного диапазона, либо подстроить усилитель на требуемую амплитудно-частотную характеристику при минимальной ВхОднОЙ мощности.При установке клистрона в аппаратуру устройства регулирования связи можно использовать для более качественного согласования составных узлов аппаратуры.Предложенное устройство регулирования связи на входе и выходе усилительного клистрона обладает следующими преимуществами по сравнению с прототипом. Оно позволяет устанавливать режим работы клистрона, соответствующий оптимальным Формул а из обре те н и я 1. ПРОЛЕТНЫЙ КЛИСТРОН, содержащий блок резонаторов, волноводные ввод и вывод энергии с окнами связи, отличающийся тем, что, с целью обеспечения оптимальных рабочих параметров клистрона, стенки входного и выходного резонаторов с окнами связи выполнены по крайней мере из трех слоев, два йз которых являются внешними и неподвижными и снабжены выходным параметрам в отличие от аналога, где такая возможность не предусмотрена, имеет большой диапазон регулирования связи, практически от нуля до максимума, 5 определяемый размерами диаФрагмы, ивозможность регулирования связи как в процессе изготовления изделия, так и при настройке, и установке в аппаратуру. Кроме того устройство не вносит ограничений по "0 электрической прочности волновода, таккак не содержит в пространстве канализации энергии никаких возмущающих элементов. 15(56) Патент Англии М 790142, кл.39 (1) О,05.02.58,Патент США М 3119083, кл, 333-83,21,01.64;Патент США ЬВ 4168451, кл. 315/5,39,18,09.79. 25соосными диафрагмами, а внутренний слой составлен из двух подвижных частей с возможностью перекрытия диафрагм во внешних слоях.302. Клистрон по п,1, отличающийся тем,что внутренний слой выполнен иэ одной части и снабжен диафрагмой с возможностью ее смещения относительно диафрагм в неподвижных слоях.2002332 Составитель И.ПитренасТехред М;Моргентал Корректор М. Кврвцман актор В.Трубчен акаэ 3 У Тираж Подписно НПО "ПОИСК" Роспатента13035; Москва, Ж, Раувская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж л, Гагарина, 101