Поделиться ссылкой
Список тегов
Популярное
Наши друзья
RadioStorage.net - электронные схемы, статьи и программы радиолюбителю, самоделки своими руками

Клистрон - источник сверхбыстрых колебаний

Широкое применение как генератор сверхвысоких частот получил так называемый клистрон. В электронных приборах этого типа колебательные контуры располагаются не отдельно от лампы, а составляют с ней одно неразрывное целое.

Клистрон - источник сверхбыстрых колебаний

Принцип устройства клистрона выдвинут в 1932 году советским радиофизиком Д. А. Рожанским. Спустя несколько лет нашій ученые построили такой прибор, и теперь он успешно работает в диапазоне радиоволн от 10 до 1 сантиметра.

Одной из Частей клистрона, как и любой радиолампы, является катод. Здесь берет свое начало поток быстро летящих электронов. Особое устройство «стягивает» их в узкий пучок и направляет вдоль оси баллона к собирательному электроду, имеющему высокое положительное напряжение.

Все электроны на первом участке своего пути летят примерно с одинаковой скоростью, образуя на этом участке непрерывный однородный поток. Но вот они попадают в пространство между двумя сетками, расположенными очень близко одна к другой, и в движении их наступает резкая перемена.

Сетки являются противоположными стенками полого резонатора, к которому подводятся электромагнитные колебания. В пространстве между сетками создается электрическое поле, действующее на электроны.

Сила этого поля очень часто меняет свое направление. В некоторый момент времени она действует подобно встречному ветру и тормозит движение электронов. Затем действие ее прекращается, так как поле исчезает. Потом поле появляется вновь, но сила его действует уже в обратную сторону, подгоняя электроны, подобно попутному ветру, и движение их ускоряется. Такое вмешательство ведет к перестройке электронного потока, необходимой для возбуждения сверхбыстрых колебаний. Проследим внимательнее, как это происходит.

Переменное электрическое поле, созданное на пути электронов, заставляет их двигаться с разными скоростями. Те электроны, которые пролетели между сетками резонатора при тормозящем поле, потеряли часть своей скорости и стали перемещаться медленнее, чем раньше. Электроны, пролетевшие сквозь сетки чуть-чуть позже, не испытали влияния электрического поля и продолжают полет с прежней скоростью. Электроны, пролетевшие между сетками еще позже при ускоряющем поле, получили дополнительный разгон и движутся теперь с большей скоростью.

Вылетая за пределы резонатора, электроны попадают в пространство, где переменное электрическое поле уже не действует и где скорости их не меняются.

Раньше всех там появляются замедленные электроны, которые движутся впереди. За ними следуют электроны, скорость которых не изменилась, и наконец несколько позади — электроны, получившие ускорение. Расстояния, разделяющие их, стремительно сокращаются. Электроны, летящие со средней скоростью, догоняют передних, а самые быстрые, летящие сзади, настигают и тех, и других.

На некотором расстоянии от резонатора отдельные электроны собираются в ’группу большой плотности, перед которой создается разрежение. Группирование электронов идет непрерывно. Не успеет один электронный сгусток покинуть это место, как здесь появляется новый. Так равномерный поток электронов превращается в отдельные электронные сгустки, способные отдавать энергию сильными импульсами — толчками.

Как раз там, где создается наибольшее сгущение, для улавливания этой энергии помещают второй полый резонатор. Две его противоположные стенки с отверстиями образуют вторую пару сеток, поставленную на пути летящих электронов. Пересекая пространство между этими сетками, электроны отдают здесь свою энергию. Электронный «прибой» действует на резонатор, и в нем возникают мощные электромагнитные колебания, которые при помощи металлической петли, вставленной в резонатор через небольшое отверстие, отводятся для использования.

За пределами второго резонатора группировка электронов уже не сохраняется. Там электроны попадают на собирательный положительно заряженный электрод - коллектор.

Чем же интересны колебания, возникающие во втором резонаторе? По частоте они совпадают с колебаниями первого резонатора, который производит группирование электронов, но мощность их в несколько раз больше. Таким образом, клистрои может работать как усилитель колебаний, подводимых к первому резонатору. Если же второй резонатор электрически соединить с первым, то это соединение будет выполнять роль, подобную обратной связи в обычном ламповом генераторе, - клистрон сам превратится в источник сверхбыстрых колебаний. Когда клистрон подключается к источникам электропитания, неизбежно возникает электрический «толчок», вызывающий собственные колебания в резонаторах. Благодаря обратной связи некоторая доля энергии колебаний второго резонатора попадает в первый и вызывает группирование электронов. В результате энергия электронного «прибоя» будет поддерживать колебания второго резонатора, не давая им затухнуть.

Клистроны малой мощности делаются с одним резонатором, который одновременно и группирует электроны, и улавливает их энергию. Такие клистроны проще настраиваются и используются преимущественно для создания вспомогательных колебаний в приемниках сантиметровых волн.

Источник: Ф. Честнов - "В мире радио", 1954г.

 голосов: 0  просмотров: 575   → История электроники и радио  

Добавить комментарий
Ваше имя:

Ваш E-Mail:



Введите код с картинки