зависимость сдвига фаз от изменения частоты вблизи / (штриховая линия). Для значений Aflfo= ±2 % она может быть с достаточной степенью точности аппроксимирована прямой линией (сплошная линия). Очевидно, что эта характеристика определяется фазовыми характеристиками резонаторов PC клистрона.

Выходную мощность пролетных клистронов можно увеличить, совмещая в одной конструкции несколько клистронов, т. е. создавая так называемые многолучевые клистроны. Использование одновременно нескольких электронных потоков в общей PC позволяет при том же значении ускоряющего напряжения повысить суммарный ток и тем самым выходную мощность. Конструктивная схема трехлучевого клистрона изображена на рис. 7.5. Каждый из электронных лучей проходит через четыре резонатора. Резонаторы каждого горизонтального ряда связаны друг с другом электронной, а вертикального - электромагнитной связью. Для расширения полосы рабочих частот многолучевых клистронов вместо PC применяют ЗС. Такие клистроны называются многолучевыми клистронами бегущей волны. Многолучевые клистроны могут иметь десятки лучей, фокусировка которых осуществляется одной магнитной системой, что дает выигрыш по мощности питания. В многолучевых клистронах ускоряющее напряжение может быть в несколько раз ниже, чем в однолучевых, поскольку эффект увеличения мощности здесь достигается за счет увеличения суммарного тока лучей. Первеанс в таких клистронах увеличивается в п раз, где п - число лучей. Главным недостатком многолучевых клистронов является сложность их конструкции и изготовления.

Масса, габариты, потребляемая мощность клистронных генераторов помимо самих клистронов определяются фокусирующими магнитными системами. Более выгодными с этой точки зрения являются пролетные клистроны с электростатической фокусировкой (рис. 7.6), хотя масса этих клистронов обычно на 20 % больше массы самих клистронов с магнитной фокусировкой (без фокусирующей системы). В таких клистронах поток электронов фокусируется рядом последовательно расположенных друг за другом электростатических линз. Фокусировка может иметь один цикл (если число резонаторов равно трем) или несколько циклов - периодическая фокусировка (если число резонаторов более трех). Фокусирующие электростатические линзы

создаются с помощью кольцевых электродов. Эти электроды обычно соединены с катодом. Вследствие этого входная емкость клистрона (важный параметр при импульсном режиме работы) несколько увеличивается (приблизительно на 15 пФ за счет каждого фокусирующего электрода).

Коэффициент усиления клистронов с электростатической фокусировкой такой же, как и у клистронов с магнитной фокусировкой, а электронный к. п. д. обычно несколько выше. Это объясняется тем, что отработанные электроны (медленные электроны, отдавшие свою энергию электромагнитному полю PC) удаляются из общего потока и осе- дают на стенках выходного резонатора, увеличивая при этом его ток. В клистронах же с магнитной фокусировкой отработанные электроны удерживаются в потоке магнитным полем. Это снижает потенциал потока и соответственно электронный к. п. д.

Рис. 7.6. Конструктивная схема пятирезонаторного пролетного клистрона с электростатической фокусировкой

Средняя мощность клистронов с электростатической фокусировкой определяется способностью резонаторов рассеивать теплоту. Следует заметить, что тепловые потери выходного резонатора при плохой конструкции клистрона могут составлять около 40 % общих тепловых потерь*. За счет этих потерь электронный к. п. д. может быть на 2,5-5 % ниже, чем у клистронов с магнитной фокусировкой, а не выше, как говорилось ранее.

У клистронов с электростатической фокусировкой могут быть получены следующие значения импульсной мощности. При первеансе электронного потока в 1 микроперв: 300 кВт в дециметровом диапазоне волн, 100 кВт - в десятисантиметровом и 10 кВт - в трехсантиметровом; при первеансе

* При 15 кВт средней мощности и первеансе 0,5 микроперва температура в еыходном резонаторе может достигать 800 °С.

1,5 микроперва соответственно - 10 МВт, 1 МВт, 100 кВт. Чем выше первеанс, тем труднее фокусировать электронный поток. При допустимом уменьшении длины резонаторов и увеличении диаметра потока максимальное значение первеанса составляет около 1,5 микроперва. Ширина полосы клистронов с электростатической фокусировкой составляет около 3 %, диапазон перестройки до 15 %.

Рис, 7.7, Пример конструктивного решения элементов пролетных клистронов;

/ - емкостной элемент подстройки резонатора с сильфоном; 2 - выходной резонатор PC клистрона; 5-коллектор, охлаждаемый водой; 4-выходное устройство с окном - герметизирующим диэлектрическим диском

Преимуществом клистронов с электростатической фокусировкой является то, что в них не может возникнуть ионная бомбардировка катода. Если электроны ионизируют оставшиеся атомы или молекулы газа, то образовавшиеся ионы убираются поперечным электрическим полем и не попадают на катод. Кроме того, траектории электронов мало зависят от напряжения питания, так как при изменении ускоряющего напряжения изменяется и напряжение на фокусирующих линзах. При изменении ускоряющего напряжения, естественно, изменяются выходная мощность, коэффициент усиления и ширина полосы рабочих частот клистрона. Клистроны с электростатической фокусировкой