ной нагруэки. Она больше полной добротности Qn и равна:

Qsn = QnQe/(Qe-Qn). (12.19)

Сопротивление нагрузки

Rsn==pQsn. (12.20)

Полезно убедиться, что найденная величина сопротивления •эп удовлетворяет условию

Kn==Rsn/Ro<h2,0. (12.21)

Большие значения Rgn на практике не используются, так как при дальнейшем увеличении сопротивления нагрузки КПД усилителя падает. Это обстоятельство учитывается при конструировании клистронов, и поэтому условие (12.21) всегда выполняется Если расчет по ф-лам (12.17) -(12.20) дает значение Рэ„, большее, чем следует из (12.21), значит, полоса А/ данного клистрона меньше полосы выходной цепи и определяется группирователем. В этом случае величину сопротивления Ran следует найти из условия (12.21).

Коэффициент полезного действия выходного резонатора

Г1„ = 1-Q.„/Q. (12.22)

Максимальная добротность ненагруженного резонатора Qx лежит обычно IB пределах от 1000 до 2000. *

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДВУХКОНТУРНОЙ ВЫХОДНОЙ ЦЕПИ

Выше указывалось, что для увеличения полосы частот усилителя с заданным значением М выходная цепь клистрона может быть построена как двухконтурная. Схема включения второго резонатора показана на рис. 12.9. Размеры элемента, соединяющего выход клистронного усилителя с нагрузкой, как правило, соизмеримы с длиной волны. Чтобы соединительный фидер между резонаторами не влиял на частот-Рис. 12.9. Схема даух«о.нтурной вы- иые характеристики выходной це-ходной цепи jjijj ддина выбирается кратной

четверти рабочей длины волны В полосе частот коэффициент стоячей волны на этом фидере не должен превышать допустимого значения. Поэтому желательно применить второй резонатор (пг) с возможно меньшей добротностью Qn2. Уменьшение добротности Qn2 полезно еще и потому, что возрастает КПД второго резонатора выходной цепи и уменьшаются потери в нем. Это не только увеличивает мощность в нагрузке, но и облегчает отвод тепла от резонатора. Последнее особенно важно для мощных усилителей.

Указанные выше условия лучше выполняются при максимально плоской АЧХ, которая и рекомендуется длЯ двухконтурной вы-

ходной цепи клистронного усилителя. Такая АЧХ получается три /выборе добротности второго резонатора, равной Qn2=0.5Qn. Поскольку (ВЫХОДНОЙ резонатор клистрона нагружен на согласованный фидер, его добротность Qn остается прежней [ф-ла (12.17)]. Добротность Qn2 определяется собственными потерями {Qxn2 «8004-1200) и сопротивлением, вносимым со стороны полез(ной нагрузки;

Величина Qbbus является исходной при расчете сопротивления связи резонатора с нагрузкой. Коэффициент полезного действия второго выходного резонатора

Tl„2=l-Q„2/Q.«a- (12.24)

РАСЧЕТ НАШ»ЯЖЕНИЙ, ТОКОВ И М011ЩОСТЕЙ

Расчетное значение колебательной мощности берем с учетом потерь в выходном резонаторе:

= PJn„. (12.25)

Если предполагается применить двухконтурную .выходную цепь, то в знаменатель выражения (12.95) подставляется произведение КПД контуров выходной цепи ПпПп2. Амплитуда напряжения на зазоре выходного резонатора

Un = V2PZr . (12.26)

Амплитуда первой гармоники наведенного тока

I„n = 2PjU,. (12.27)

Для определения тока катода необходимо вычислить первую

гармонику конвекционного тока /е„ в выходном зазоре. Зависимость наведанного тсжа от конвекционного нелинейна. Можно показать, что эта нелинейная зависимость хорошо аппроксимируется выражением

Р ]/l 0,12{af~-a.) hn-=hn~-~-(12.28)

«1= ; «2-(12.28а)

= (12.286)

Коэффициент «1 численно равен той, нормированной к анодному напряжению Е, ам<ялитуде СВЧ напряжения на зазоре, которая получается при расчете наведенного тока по формулам малого

сигнала, т. е. без учета нелинейных явлений в зазоре выходного резонатора. Коэффициент аг учитывает уменьшение наведенного тока, вызываемое различием начальных скоростей электронов на входе в выходной зазор (так называемый разброс скоростей).

Мы хотим вычислить величину конвекщионного тока hn по заданному наведенному току Isn- Зададимся отношением fen- Оно определяется процессами в труппирователе клистрона. При разумном выборе резонансных частот резонаторов группирователя и оптимальной мощности возбуждения отношение /еп = l,2-f-l,4. В -широкополосном усилителе, когда полоса Af клистрона используется полностью, на центральной частоте /о рекомендуется взять меньшее значение /%„.

Итак, полагая отношение токов 1еп известным, с помощью ф-лы (12.28) вычйслим величину первой гарм-аннии конвекционного тока, которая обеспечит получение расчетного значения наведенного тока /нп, найденного по ф-ле (12.27).

Ток катода

4 = (12.29)

В статическом режиме, когда мощность возбуждения на вход клистрона не подается, ток анода составляет около 0,05/к. В режиме максимальной мощности ток U возрастает. Этот ток во всех случаях не должен превышать указанного в справочнике предельно допустимого значения /а.макс- Если величина /а.макс в справочнике не указана, то ориентировочно ее можио принять равной (0,15-0,20)/к. При неполном использовании номинальной-мощности клистрона удается, несколько изменив режим фокусировки, снизить и ток анода. Примем

/,-<(0,8--0,9)/. „зкегрл- (12.30)

Ток коллектора

/«»«-/.-/,. (12.31)

Напряжение источника анодного питания, которое необходимо для получения расчетного значения тока катода,

СКВ] =10 (44)- (12.32)

Первеанс электронного потока определяется при но-минальны.х напряжении Яалг и токе /клг [ф-ла (12.2)]. Мощность, подводимая к усилительному клистрону от источника анодного напряжения,

= (12-33)

Коэффициент полезного действия усилителя

в статическом режиме подводимая мощность Ро равна мощности рассеяния на коллекторе и аноде. Распределение мощностей