параметры клистронов в режиме автогенерации приблизительно такие же, как и в режиме усиления.

Так как промодулированный по плотности электронный поток в пролетных клистронах может содержать большое число высших гармоник, то их можно использовать для умножения частоты. Обычно для этой цели применяют двух-резонаторные пролетные клистроны, которые позволяют умножать частоту до 10 раз. С помощью умножительных клистронов можно получить стабильные колебания в сантиметровом и даже в миллиметровом диапазонах волн, используя в качестве задающих генераторы более низкой частоты, стабилизированные на гармониках кварца. Выходная мощность таких клистронов не превышает нескольких сотен милливатт, а к. п. д. мал и составляет единицы процентов.

Выходной резонатор умножительного клистрона настроен на п-ю гармонику входной частоты ш, поэтому его размеры много меньше размеров входного резонатора. В выходном резонаторе возбуждается напряжение

2 = t/2 sin( (u/ -ф„), (7.13)

где п - коэффициент умножения.

Для выходной мощности, используя (2.39), нетрудно получить

Pn = V2nhJn{nX), (7.14)

где Jn (пХ) - функция Бесселя первого рода п-го порядка от аргумента пХ.

Анализ зависимости Л (пХ) от параметра группировки X для различных п показывает, что основные максимумы наблюдаются при 1,84 > X > 1. Чем больше п, тем ближе соответствующее максилмуму значение X к единице. Так как в области максимумов функции У„ (пХ) более чувствительны к значениям X, чем функция (Х), то и умножи-тельный клистрон должен быть более чувствителен к изменению ускоряющего напряжения, входной мощности и расстройке входного резонатора. При выбранном значении ускоряющего напряжения входная мощность подбирается по максимальному значению выходной мощности. Зависимость выходной мощности умножительного клистрона от ускоряющего напряжения, представленная на рис. 7.10, имеет менее монотонный характер, чем в режиме усиления. В режиме умножения входная мощность клистрона воз-

растает пропорционально по сравнению с режимом усиления клистрона с той же выходной мощностью. Это объясняется тем, что с увеличением п значение параметра группировки X уменьшается [в (2.38) вместо ш следует подставлять ш/я], а это приходится компенсировать увеличением Ux, т. е. входной мощности.

В последнее время пролетные клистроны начали использовать в качестве смесителей частот.

Глава 8

КАСКАДЫ ПЕРЕДАТЧИКОВ НА МАГНЕТРОНАХ

§ 8.1. УСТРОЙСТВО МНОГОРЕЗОНАТОРНЫХ МАГНЕТРОНОВ

Магнетроны следует отнести к наиболее эффективным и широко применяемым в СВЧ-диапазоне генераторным приборам. Это автогенераторы, которые работают на фиксированной частоте или с перестройкой в относительно узком диапазоне частот (5-10 %) дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн как в режиме непрерывной генерации, так и в импульсном или пакетно-импульс-ном режиме. Достигнутые на сегодняшний день уровни мощности в импульсном режиме составляют единицы - десятки мегаватт в дециметровом диапазоне и десятки киловатт в миллиметровом. Соответствующие значения средней или непрерывной мощности: сотни киловатт в дециметровом и десятки - сотни ватт в миллиметровом диапазонах. К. п. д. магнетронов дециметрового диапазона достигает 75-85 %, длинноволновой части миллиметрового 15-25 %. При укорочении длины волны к. п. д. магнетронов уменьшается .

Значительная часть магнетронов непрерывного генерирования, предназначенных для использования в быту, промышленности, сельском хозяйстве, работают на частотах 0,915 и 2,45 ГГц, выделенных в СВЧ-диапазоне для этих применений. Мощности таких приборов колеблются от десятков ватт до 100 кВт при к. п. д. до 70-80 %.

С электрической точки зрения магнетрон - это диод, имеющий катод (с подогревателем) и массивный анод кольцевой формы, в теле которого размещены связанные между

собой и с пространством между анодом и катодом (пространством взаимодействия) объемные резонаторы той или иной формы (см. § 3.4). Эти резонаторы образуют PC магнетрона. Катод с цилиндрической эмиттирующей поверхностью расположен коаксиально внутри анода Постоянное электрическое поле между анодом и катодом имеет )адиальное направление Лрибор помещают в постоянное магнитное поле с индукцией В, направленное вдоль оси магнетрона, т. е. ортогонально постоянному электрическому полю. Таким образом, магнетрон относится к приборам, работающим в скрещенных постоянных электрическом и магнитном полях.

Относительная конструктивная простота магнетрона объясняет его технологичность, сравнительно невысокую стоимость и простоту всего магнет-ронного передатчика Немаловажным является экономичность и достаточно высокий срок службы магнетронов, достигающий в настоящее время нескольких тысяч часов и более. Рассмотрим основные узлы многорезонаторного магнетрона с фиксированной частотой (рис. 8.1).

Анодно-резонаторный блок / изготовляют обычно из вакуумной бескислородной меди высокой очистки. Резонаторы блока состоят из индуктивного отверстия 2 и емкостного зазора - щели 3 Между щелями находятся сегменты, над и под которыми в специально прорезанных пазах расположены две линии связок , электрически соединяющих сегменты через один друг с другом В магнетронах дециметрового и длинноволновой части сантиметрового диапазонов используют обычьо 8-12 резонаторов, миллиметрового диапазона - до 40 резонаторов и

Рис. 8.1. Конструкция восьмнре-зонаторного неперестраиваемого магнетрона