1.2 Контрольные вопросы

1. Как устроен отражательный клистрон? Объяснить принцип действия этого прибора.

2. Какова потенциальная диаграмма отражательного клистрона? Как она изменится при изменении напряжений на резонаторе и отражателе?

3. Какова пространственно-временная диаграмма (ПВД) отражательного клистрона? Объясните принципы работы прибора с помощью ПВД.

4. Чем обусловлен зонный характер генерации отражательного клистрона?

5. Как осуществляется электронная перестройка частоты в отражательном клистроне? Что называется диапазоном и крутизной электронной перестройки?

6. Почему электронная перестройка частоты производится изменением напряжения на отражателе, а не на резонаторе?

7. Для каких целей служит отражательный клистрон, и в каких областях техники он находит применение?

1.3 Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из отражательного клистрона, частотомера, измерителя мощности, и источников питания. Структурная схема установки для исследования характеристик отражательного клистрона показана на рис. 6.

Рис. 6. Структурная схема лабораторной установки для исследования характеристик отражательного клистрона: 1 – отражательный клистрон; 2 – частотомер; 3 – измеритель мощности

На нить накала катода от источника питания подается постоянное напряжение U_накравное 6.3 В. На резонатор подается постоянное напряжениеU₀ = 300 В, а на отражатель – постоянное напряжениеU_отр, регулируемое в пределах от 0 до 500 В. Напряжение на отражателе, а также напряжение и ток резонатора измеряются встроенными в переднюю панель соответствующих источников питания вольтметром и амперметром.

Сигнал, генерируемый отражательным клистроном, через аттенюатор 20 дБ поступает на вход измерителя мощности и через коаксиально-волноводный тройник на вход частотомера.

1.4 Порядок выполнения работы

1. Изучить конструкцию и принцип действия отражательного клистрона.

2. Ознакомиться с лабораторной установкой.

3. Включить питание частотомера и измерителя мощности.

4. Через 30 минут прогрева откалибровать измеритель мощности.

5. Включить источник питания накала (GPS-1830D) и установитьU_нак= 6.3 В.Во избежание перегрева и перегорания нити накала строго запрещается подавать напряжение выше 6.3 В!

6. Включить источник питания резонатора, установить напряжение U₀ = 300 В. Переключателем на передней панели источника питания подать напряжение на резонатор.

7. Включить источник питания отражателя, установить и подать необходимое напряжение U_отрв пределах от 0 до 500 В.

8. Изменяя напряжение на отражателе от 0 до 500 В, добиться появления показаний индикатора измерителя мощности. Измерить выходную мощность и напряжение на отражателе, соответствующие центру и краям всех экспериментально обнаруженных зон генерации. В центре каждой зоны генерации дополнительно измерить частоту колебаний f₀.

9. Измерить зависимость мощности P и частотыfколебаний от напряжений на отражателе в пределах всех экспериментально обнаруженных зон генерации (не менее 10 измерений для каждой зоны генерации).

10. Рассчитать:

• номера зон генерации n, используя следующее соотношение

(3)

где l = 0.2 см – расстояние от резонатора до отражателя (см),f₀ – частота, соответствующая центру зоны генерации (МГц),U_отр– напряжение на отражателе, соответствующее центру зоны генерации (В). Необходимо указать номера зон на экспериментальных зависимостяхP (|U_отр|);

• для каждой зоны генерации оптимальный угол пролета

_n= 2π (n+ 3/4); (4)

• электронный КПД

_э=XJ₁(X)/[π (n+ 3/4)], (5)

где X– параметр группирования;J₁(X) ‑ функция Бесселя 1-го рода 1-го порядка. Максимум соответствует оптимальному параметру группированияX = 2.41, при этомJ₁(X)0.52.

11. Построить зависимости выходной мощности P (|U_отр|) и частоты генерацииf (|U_отр|) от напряжения на отражателе для всех зон с указанием номеровn.

12. Сделать вывод по выполненной работе и написать отчет.