Клистроны с распределенным взаимодействием и твистроны

Клистрон, созданный на основе многозазорных резонаторов, получил название клистрона с распределенным взаимодействием (КРВ) (рис. 3.25,б), а многорезонаторный клистрон с замедляющей системой на выходе был назван твистроном (рис. 7,а).

Рис. 7. Схемы конструкций твистрона (а) и клистрона с распределенным взаимодействием (б), а также эпюры напряженности продольной составляющей электрического поля

Твистрон состоит из клистронного группирователя и секции ЛБВ. Клистронный группироватсль включает в себя входной резонатор 1 и не связанные с ним ненагруженные резонаторы 2, соединенные запредельными трубами дрейфа 3. Секция ЛБВ содержит ЗС 5 с поглотителем 4 в начале системы и выводом энергии 6 в ее конце.

КРВ содержит многозазорные резонаторы: входной 7, промежуточный (ненагруженный) 8 и выходной 9. Многозазорный резонатор фактически является резонансным отрезком ЗС, состоящим из нескольких резонаторов. В твистроне и КРВ обычно используются ЗС типа цепочки связанных резонаторов. Ячейка такой системы - цилиндрический резонатор 1, связанный с соседними резонаторами через щели 2, расположенные в общих стенках (рис. 8). В центре ЗС имеется пролетный канал 3 для электронного луча, взаимодействующего с продольным электрическим полем системы. Электромагнитное поле многозазорного резонатора отличается от поля обычной ЗС тем, что в нем устанавливается стоячая волна, в то время, как в согласованной замедляющей системе - бегущая волна.

Рабочим видом колебаний обычно является π-вид, при котором колебания в соседних резонаторах противофазны. Соответственно угол пролета электронов между зазорами тоже должен быть равен π.

Широкополосность мощных твистронов составляет 15%.

Достоинства твистронов проявляются при выходной мощности более 1 МВт, поэтому их разрабатывают на мощности до 10 МВт с коэффициентом усиления от 30 до 50 дБ и к.п.д. не менее 30%.

Рис. 8. Устройство многозазорного резонатора

Клистроны с распределенным взаимодействием по широкополосности занимают промежуточное положение между каскадными клистронами и твистронами. В них используют двухзазорные и трехзазорные резонаторы шириной рабочей полосы частот КРВ ~ 10% от средней частоты; их применение позволило увеличить произведение коэффициента усиления на рабочую полосу частот и получить высокий к.п.д., не уступающий по значению к.п.д. каскадных клистронов.

Представляет интерес конструкция 8-резонаторного клистрона (рис. 9). Здесь 3-й и 5-й резонаторы являются однозазорными и настроены на удвоенную частоту, а остальные шесть резонаторов - двухзазорные, возбуждаемые на π-виде колебаний. В клистроне такой конструкции удалось получить к. п. д. 82%.

Рис. 9. Схема 8-резонаторного клистрона