39. Отражательный клистрон

Отражательный клистрон – однорезонаторный клистрон, в котом эл-нный поток после прохождения резонатора изменяет направление движения под воздействием отражателя – электрод  которого ниже _к, – и проходит через резонатор во второй раз.

Эл-нный поток исходя из катода разгоняется направленно между катодом и отражателем – U_р. В резонаторе между С₁ и С₂ действует эл.поле, амплитуда которого намного меньше ускоряющего потока это U возникает в резонаторе при прохождении через него первых эл-нов. Эл-нный поток модулируется U по скорости и поступает в пространство между С₂ и отражателем – пространство группирования. Т.к. _отр_к, то в этом пространстве тормозящее эл.поле, под действием которого эл-ны не достигая отражателя изменяют направление движения на обратное и второй раз проходят через резонатор. При движении модулированного по скорости эл-го потока в пространстве резонатор-отражательт происходит преобразование модуляции по скорости в модуляцию по плотности – группирование эл-го потока. Сгруппированный эл-нный поток, проходя через резонатор второй раз, при определенных условиях отдает часть своей энергии полю резонатора, тем самым поддерживая в нем колебания. После второго пролета через резонатор большая часть эл-ного потока оседает на электродах лампы и из дальнейшего процесса выбывает. Т.о. отражательный клистрон – генераторная лампа, в которой ф-ции Р_вх и Р_вых совмещены.

Поток эл-нов под действием ускоряющего поля влетает в резонатор и возбуждает в нем импульс наведенного тока – в резонаторе возникают колебания, создающие между его сетками эл.поле. Это поле и модулирует эл-нный поток по скорости. Выходя из резонатора эл-ны попадают в тормозящее поле и вновь возвращаются на резонатор. Чем больше скорость эл-на, тем дальше он проникает в тормозящее поле – дольше время в нем находится. В результате эл-он пролетевший через резонатор во время положительного полупериода(Т/2) и получившие от  эл.поля добавочную скорость, могут вернуться обратно в резонатор в тот же момент времени, когда возвратятся эл-ны пролетевшие резонатор позднее, во время – -Т/2 и получившее торможение от  поля. В результате и образуются сгустки эл-нов. Эл-нный сгусток может вернуться в резонотор в различный момент времени в зависимости от значений напряжений резонатора и отражателя. При возвращении в резонатор эл-ны отдают ему свою энергию только тогда, когда попадают в тормозящее поле, т.е. когда на С₁ – ₊ а С₂ –_-. Такое поле для прямого эл-нного потока будет наоборот ускоряющим. Максимальная отдача энергии будет тогда, когда напряженность тормозящего поля р резонаторе максимальная. Когда эл-ые сгустки возвращаются в резонатор в другие моменты времени, они отдают меньше энергии и мощность колебаний снижается. Если отдаваемая энергия очень мала, то колебания в резонаторе затухнут, т.е. ощность уменьшится. Для условий генерации в резонаторе t_пр(n+3/4)T, n=0,1,2… t_пр подбирается подбором U_p и U_отр.

Различают несколько зон генерации n=0 t_пр=3/4Т–нулевая зона генерации, n=1, t_пр=7/4Т–1 зона генерации. При увеличении U_отр клистрон работает в зоне генерации с меньшим номером. Мощность колебаний в резонаторе также зависит от U_р. Мощность колебаний обычно наибольшая для какой-то одной зоны, где группирование эл-нов оказывается наиболее плотным, в других зонах плотность как правило меньше сказывается отталкивающие действия эл-на в пучке, неодинаковость первоначальных скоростей неоднородность эл.поля в пространстве дрейфа и около С. Постоянное U_р гораздо слабее влияет на время пролета, его изменение оказывает 2 противоположных действия – при увеличении U_p возраст. скорость эл-нов и они дальше проникают к отражателю (t_пр должно подним) но при увеличении U_р уваеличив толщина тормозящего поля в пространстве отражатель-резонатор и эл-ны должны быстрее возвращается на резонатор. У отражательного клистрона небольшое КПД5%. Изменение частоты колебаний осуществляется по разному.

• Емкостная перестройка – механически изменяется расстояние между С и резонатором =5-10%

• Изменяя U_отр – эл.настройка. Если увеличить по абсолютной величине отриц U_отр, то электронные сгустки будут быстрее возвращаться на резонатор – частота возрастет и наоборот при уменьшении U_отр уменьшится частота. =10-15%

Влияние U_отр на , амплитуду и мощность позволяет осуществлять амплитудно-частотную модуляцию.