Микроволновая техника - Reflex Klystron

Этот микроволновый генератор представляет собой клистрон, который работает с отражениями и колебаниями в единственном резонаторе с переменной частотой.

Reflex Klystron состоит из электронной пушки, катодной нити накала, анодной полости и электрода с потенциалом катода. Он обеспечивает низкую мощность и низкий КПД.

Конструкция Reflex Klystron

Электронная пушка излучает электронный пучок, который проходит через зазор в анодной полости. Эти электроны движутся к электроду Repeller, который находится под высоким отрицательным потенциалом. Из-за сильного отрицательного поля электроны отталкиваются обратно в анодную полость. На обратном пути электроны отдают больше энергии зазору, и эти колебания поддерживаются. Конструктивные детали этого рефлекторного клистрона показаны на следующем рисунке.

Предполагается, что в трубе уже существуют колебания, которые поддерживаются ее работой. Электроны, проходя через полость анода, приобретают некоторую скорость.

Работа рефлекторного клистрона

Принцип действия Reflex Klystron основан на некоторых предположениях. Электронный пучок ускоряется по направлению к анодной полости.

Предположим, что опорный электрон e_rпересекает полость анода, но не имеет дополнительной скорости и отталкивается назад, достигнув электрода Отражателя, с той же скоростью. Еще один электрон, скажем такe_e который стартовал раньше, чем этот опорный электрон, сначала достигает Отражателя, но медленно возвращается, достигая того же времени, что и опорный электрон.

У нас есть еще один электрон, поздний электрон e_l, который начинается позже обоих e_r и e_eоднако он движется с большей скоростью, возвращаясь назад, достигая одновременно с er и ee.

Теперь эти три электрона, а именно e_r, e_e и e_l одновременно достигают зазора, образуя electron bunch. Это время в пути называетсяtransit time, который должен иметь оптимальное значение. Следующий рисунок иллюстрирует это.

Полость анода ускоряет электроны при движении и получает их энергию, задерживая их на обратном пути. Когда напряжение на зазоре максимально положительное, это позволяет задерживать максимальное количество отрицательных электронов.

Оптимальное время прохождения представлено как

$$ T = n + \ frac {3} {4} \ quad, где \: n \: is \: an \: integer $$

Это время прохождения зависит от напряжения отражателя и анода.

Применение Reflex Klystron

Reflex Klystron используется в приложениях, где желательна переменная частота, например:

• Радиоприемники
• Портативные микроволновые каналы
• Параметрические усилители
• Генераторы СВЧ приемников
• В качестве источника сигнала, где желательна переменная частота в микроволновых генераторах.