Влияние нагрузки.

Полная В.Ч. мощность Pе, отдаваемая е-пучком в резонатор и нагрузку, в установившемся режиме может быть выражена через амплитуду напряжения и суммарную активную проводимость зазора .

;

тогда можно записать:

В установившемся режиме колебаний всегда должно выполняться условие:

Используя формулу:

получаем:

;

где: .

Выразим величину через параметр группирования Х и учтем что:

;

получим:

.

Мощность, подведенная к клистрону от источника ускоряющего напряжения, равна т. о. из формулы для м. б. легко определен е-й КПД отражательного клистрона

.

Обозначим через и величины полной колебательной мощности и электронного КПД в центрах зон генерации. используя условие:

,

определяющее угол пролета в центрах зоны и пренебрегая углом пролета в высокочастотном зазоре, получим:

.

Величины зависят от произведения . График функции приведен на рис. 13

Рис.13.

Эта функция достигает max при х=2,41 т.о. max е-КПД отражательного клистрона для зон с различными номерами равен:

.

В таблице 1 приведены вычисленные по предыдущей формуле значения max КПД для различных зон генерации:

Табл. 1

n					…		…
,%	53,1	22,7	14,5	10,6	…	5,1	…

При использовании полеченных уравнений, следует помнить, что вся теория

построена на предположении малых амплитуд:

Проверим, как выполняется это условие для различных зон генерации. Вычислим амплитуду , соответствующую opt величине параметра группировки:

Из уравнения:

При x=2,41 имеем:

()

В случае M=1 уравнение () дает для «нулевой» зоны (n=0) величину равную . Этот результат, конечно, несовместим с исходными допущениями о малости амплитуды «» напряжения в сравнении с ускоряющим напряжением (т.к чтобы e-ны не останавливались и не изменяли направления движения при 2-м прохождении через зазор, необходимо чтобы: ). В нулевой зоне при использовании данной теории не выполняется и это очевидное физическое требование).

При n=3 амплитуда , вычисленная по формуле , должна быть равна , а при n=6 .

Т.о. данная теория не может быть полностью применена при n=0. Погрешность теории уменьшается при увеличении n.

Исходя из вышеизложенного можно обозначить 2-ве особенности работы отражательных клистронов:

1) В отличие от УК e-КПД ОК в разных зонах генерации неодинаков и уменьшается с ростом зоны n. Соответственно этому чем меньше по абсолютной величине , тем ниже мощность, генерируемая ОК в центре зоны.

2) Максимальный e-КПД ОК оказывается значительно ниже, чем у УК.

Такой результат можно объяснить с физической точки зрения. Основной причиной малого e-КПД является то, что скоростная модуляция e-пучка и отбор энергии производится одним и тем же зазором и, следовательно, при одном и том же напряжении. При большом угле пролета амплитуда модулирующего напряжения должна быть малой и уменьшаться с ростом n, что неизбежно приводит к уменьшению колебательной мощности даже при оптимальном режиме группировки.

Кроме режима e-КПД и max Pe, характеризуемого условием: x=2,41 можно рассмотреть режим полного КПД . Величина определяется, как обычно, произведением «контурного» КПД с учетом потерь в резонаторе. Величина параметра группирования X, в данном случае, немного отличается от найденного opt значения и в зависимости от активной проводимости резонатора ОК лежит в пределах:

2,41≥x≥1,84

В расчетах не учитывалось снижение КПД за счет оседания e-нов на сетках при 1-м и 2-м прохождении через резонатор. Практически, с учетом оседания e-нов, СВЧ потерь в резонаторной системе и других факторов полный КПД даже в opt зоне генерации не превышает 1-3 %.

Нагрузка очень сильно влияет на работу резонатора. Не следует путать max мощность, отдаваемую в резонатор и max мощность, отдаваемую в нагрузку. Чтобы получить max P в нагрузке подбирают opt связь между резонатором и нагрузкой. Opt

нагрузка при которой P, отдаваемая в нагрузка достигает наибольшего значения, показана на рис.9.

Рис.14

На рис.15 показана зависимость мощности от величины амплитуды напряжения между сетками резонатора:

-мощность, которая отдается в резонатор

– мощность потерь в резонаторе.

– выходная мощность ОК – разность между и .

Из рис.15 видно, что max мощность, отдаваемая в резонатор, и max выходная мощность не совпадают: выходная максимальная мощность несколько дальше, чем .

Рис.15

Дата добавления: 2015-07-12