электровакуумный свч-прибор с индуктивным выходом

Формула изобретения

1. Электровакуумный СВЧ-прибор с индуктивным выходом, включающий осесимметрично расположенные катод с эмиттирующей поверхностью, управляющую сетку, укрепленную на электропроводящем держателе и электрически соединенную с ним, анод, встречно расположенные анодную и предколлекторную трубы, при этом анод выполнен с аксиальным отверстием, которое является входным отверстием анодной трубы, предколлектор с аксиальным отверстием, однозазорные входной и активный выходной резонаторы и коллектор, причем анодная и предколлекторная трубы образуют высокочастотный зазор выходного резонатора, отличающийся тем, что держатель сетки выполнен в виде дискообразного элемента с, по крайней мере, одним отверстием, затянутым сеточным полотном управляющей сетки, отверстие в аноде закрыто диафрагмой, при этом диафрагма анода содержит, по крайней мере, одно отверстие для пролета электронного потока, в анодной трубе перпендикулярно оси прибора расположен первый проводящий элемент с, по крайней мере, одним отверстием для пролета электронного потока, причем первый проводящий элемент электрически соединен с держателем сетки и закреплен на нем изолированно от анода при помощи, по крайней мере, одного дополнительного проводящего элемента, при этом каждый дополнительный проводящий элемент проходит с зазором через соответствующее дополнительное отверстие в диафрагме анода.

2. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.1, отличающийся тем, что осевая протяженность анодной трубы превышает осевую протяженность предколлекторной трубы.

3. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.1, отличающийся тем, что отверстия для пролета электронного потока в первом проводящем элементе перекрывают проекцию отверстий для пролета электронного потока в диафрагме анода на первый проводящий элемент.

4. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.1, отличающийся тем, что отверстия для пролета электронного потока в первом проводящем элементе повторяют форму, взаимное расположение и азимутальную ориентацию отверстий для пролета электронного потока в диафрагме анода.

5. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.1, отличающийся тем, что анодная и предколлекторная трубы выполнены сужающимися в сторону высокочастотного зазора выходного резонатора.

6. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.1, отличающийся тем, что анодная труба со стороны высокочастотного зазора выходного резонатора снабжена диафрагмой с, по крайней мере, одним отверстием, причем эти отверстия перекрывают проекцию отверстий для пролета электронного потока в диафрагме анода на диафрагму анодной трубы.

7. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.1, отличающийся тем, что предколлекторная труба со стороны высокочастотного зазора выходного резонатора снабжена диафрагмой с, по крайней мере, одним отверстием, причем эти отверстия перекрывают проекцию отверстий для пролета электронного потока в диафрагме анода на диафрагму предколлекторной трубы.

8. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.1, отличающийся тем, что входное отверстие коллектора снабжено диафрагмой с, по крайней мере, одним отверстием, причем эти отверстия перекрывают проекцию отверстий для пролета электронного потока в диафрагме анода на диафрагму коллектора.

9. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.1, отличающийся тем, что отверстия для пролета электронного потока в диафрагме анода повторяют форму, взаимное расположение и азимутальную ориентацию отверстий в сеточном держателе.

10. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.1, отличающийся тем, что эмиттирующая поверхность катода выполнена в виде отдельных эмиттирующих поверхностей, повторяющих форму отверстий в держателе сетки, затянутых сеточным полотном.

11. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.1, отличающийся тем, что эмиттирующая поверхность катода и сеточное полотно выполнены в виде сферических сегментов, вогнутая сторона которых обращена к аноду.

12. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.6, отличающийся тем, что каждое из отверстий в диафрагме анодной трубы снабжено втулкой, совмещенной с ним, направленной в сторону высокочастотного зазора выходного резонатора, причем оси втулок параллельны оси прибора.

13. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.7, отличающийся тем, что каждое из отверстий в диафрагме предколлекторной трубы снабжено втулкой, совмещенной с ним, направленной в сторону высокочастотного зазора выходного резонатора, причем оси втулок параллельны оси прибора.

14. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.12 или 13, отличающийся тем, что втулки выполнены сужающимися в сторону высокочастотного зазора выходного резонатора.

15. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.6 или 12, отличающийся тем, что отверстие в предколлекторе снабжено диафрагмой с, по крайней мере, одним отверстием, причем эти отверстия перекрывают проекцию отверстий для пролета электронного потока в диафрагме анода на диафрагму предколлектора, а предколлекторная труба выполнена в виде отдельных втулок, совмещенных с отверстиями в диафрагме предколлектора, направленных в сторону.высокочастотного зазора выходного резонатора, при этом оси втулок параллельны оси прибора.

16. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.15, отличающийся тем, что втулки, совмещенные с отверстиями в диафрагме предколлектора, выполнены сужающимися в сторону высокочастотного зазора выходного резонатора.

17. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.1, отличающийся тем, что центры отверстий для пролета электронного потока в первом проводящем элементе, при количестве отверстий в нем больше одного, смещены к оси прибора.

18. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.1, отличающийся тем, что толщина первого проводящего элемента, при количестве отверстий в нем больше одного, увеличивается в направлении от оси прибора.

19. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.6 или 7, отличающийся тем, что толщина диафрагм анодной и предколлекторной труб выбирается из соотношения

0,5dh2d,

где h - толщина диафрагм анодной и предколлекторной труб,

d=2S/ - эквивалентный диаметр отверстий в диафрагмах анодной и предколлекторной труб,

S - площадь среднего поперечного сечения упомянутых отверстий.

20. Электровакуумный СВЧ-прибор по любому из пп.12, 13, 14, 15, 16, отличающийся тем, что осевая протяженность отверстий в диафрагмах анодной, предколлекторной труб, и предколлектора, включая втулки, выбирается из соотношения

0,5DL2D,

где L - осевая протяженность отверстий в диафрагмах анодной и предколлекторной труб, включая втулки;

d=2S/ - эквивалентный диаметр отверстий в диафрагмах анодной и предколлекторной труб, включая втулки,

S - площадь среднего поперечного сечения упомянутых отверстий, включая втулки.

21. Электровакуумный СВЧ-прибор по п.1, отличающийся тем, что предколлектор и коллектор электрически соединены и выполнены в виде единого узла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электронной технике, в частности к мощным электровакуумным приборам с индуктивным выходом, предназначенным для усиления телевизионных радиосигналов в дециметровом диапазоне.

Электровакуумный прибор с индуктивным выходом (Inductive Output Tube-IOТ) был изобретен в 1939 году А.В.Геффом. Однако только в 1982 году подобный прибор, предназначенный для мощных ТВ-передатчиков дециметрового диапазона, выпустила на мировой рынок американская фирма Eimac-Varian с фирменным наименованием "клистрод" [1]. IOT- это гибридный прибор, содержащий входную триодную часть, включающую катод, управляющую сетку, анод, входной резонатор, и выходную клистронную часть, включающую выходной резонатор, пролетные каналы, расположенные до и после выходного резонатора, коллектор. От расфокусировки электронный поток удерживается магнитным полем соленоида. Благодаря модуляции электронного потока по плотности в промежутке катод - управляющая сетка и клистронному взаимодействию на выходе прибора используемые в режиме класса В такие приборы обеспечивают хорошую линейность и высокие значения КПД при усилении телевизионного радиосигнала.

Недостатками IOТ являются наличие высоких ускоряющих напряжений и использование магнитной фокусировки. Наличие высоких ускоряющих напряжений обусловлено работой прибора в режиме класса В, в котором пиковый ток луча в 3-4 раза превышает ток луча клистрона, а также более низким первеансом триодной части IOT по сравнению с диодной частью клистрона из-за экранирующего действия сетки. Магнитная фокусировка необходима для обеспечения прохождения электронного потока в дрейфовых пространствах анод - выходной зазор и выходной зазор - коллектор, в которых электронный луч экранирован от внешних электрических полей, и действие сил объемного заряда луча может быть скомпенсировано только магнитным полем. Наличие высоких напряжений усложняет аппаратуру из-за повышенных требований к изоляции и необходимости защиты от воздействия рентгеновского излучения. Кроме того, повышается стоимость источника питания. Необходимость применения фокусирующего магнитного поля приводит к увеличению массы и габаритов прибора.

Указанные недостатки имеют одну природу - взаимодействие зарядов в электронном потоке, поэтому при снижении ускоряющего напряжения требования к жесткости фокусировки возрастают. Для снижения ускоряющего напряжения была предложена многолучевая конструкция IOT [1, 2].

Известен, например, электровакуумный прибор [3], в конструкции которого электронный поток разделен на отдельные лучи за счет того, что катодная система выполнена в виде отдельных катодов, центры эмиссии которых расположены на одном радиусе относительно оси прибора, и в пространстве от катода до коллектора выполнены каналы для пролета электронов. Такая конструкция позволила понизить ускоряющие напряжения за счет использования в одном приборе нескольких низкопервеансных электронных систем. Однако недостатком прибора является необходимость увеличения индукции и повышения однородности фокусирующего магнитного поля, что обусловлено увеличением общего поперечного сечения электронного потока, в котором необходимо обеспечить однородное магнитное поле, при одновременном уменьшении поперечного сечения отдельных каналов. Эти требования приводят к усложнению фокусирующей магнитной системы.

Наиболее близок по конструкции к предлагаемому техническому решению электровакуумный СВЧ прибор с индуктивным выходом [4], принятый нами за прототип.

Конструкция этого прибора включает в себя осесимметрично расположенные катод с эмитирующей поверхностью, управляющую сетку, укрепленную на электропроводящем держателе и электрически соединенную с ним, анод, единые для всего электронного потока встречно расположенные анодную и предколлекторную трубы, при этом анод выполнен с аксиальным отверстием, которое является входным отверстием анодной трубы, предколлектор с аксиальным отверстием, однозазорные входной и активный выходной резонаторы и коллектор, причем анодная и предколлекторая трубы образуют высокочастотный зазор выходного резонатора. Как было указано выше, однолучевой прибор типа [4] требует высокого ускоряющего напряжения и магнитной фокусировки. Однако он имеет существенную особенность: наличие в нем одной, общей для всего электронного потока, анодной трубы, что позволяет в принципе создавать в ней фокусирующие электрические поля.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание конструкции однолучевого или многолучевого IOT, не требующей применения магнитной фокусировки и обеспечивающей снижение ускоряющих напряжений по сравнению с известными приборами.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в электровакуумном СВЧ приборе с индуктивным выходом, включающем осесимметрично расположенные катод с эмиттирующей поверхностью, управляющую сетку, укрепленную на электропроводящем держателе и электрически соединенную с ним, анод, встречно расположенные анодную и предколлекторную трубы, при этом анод выполнен с аксиальным отверстием, которое является входным отверстием анодной трубы, предколлектор с аксиальным отверстием, однозазорные входной и активный выходной резонаторы и коллектор, причем анодная и предколлекторная трубы образуют высокочастотный зазор выходного резонатора, согласно изобретению держатель сетки выполнен в виде дискообразного элемента с по крайней мере одним отверстием, затянутым сеточным полотном управляющей сетки, отверстие в аноде закрыто диафрагмой, при этом диафрагма анода содержит по крайней мере одно отверстие для пролета электронного потока, в анодной трубе перпендикулярно оси прибора расположен первый проводящий элемент с по крайней мере одним отверстием для пролета электронного потока, причем первый проводящий элемент электрически соединен с держателем сетки и закреплен на нем изолированно от анода при помощи по крайней мере одного дополнительного проводящего элемента, при этом каждый дополнительный проводящий элемент проходит с зазором через соответствующее дополнительное отверстие в диафрагме анода.

Выполнение держателя сетки в виде электропроводящего дискообразного элемента с отверстиями, затянутыми сеточным полотном управляющей сетки, позволяет сформировать у катода электронный поток требуемой конфигурации, выделяя один или несколько четко очерченных лучей с заданными параметрами.

Выполнение анода с диафрагмой позволяет создать в анодной трубе полость, перекрывающую область прохождения электронного потока, для размещения в ней первого проводящего элемента. При этом отверстия в диафрагме анода формируют внутри анодной трубы каналы для прохождения электронного потока требуемой конфигурации.

В полости анодной трубы перпендикулярно оси прибора размещен первый проводящий элемент, причем то, что в нем выполнены отверстия для пролета электронного потока, позволяет установить его вне области прохождения электронного потока. Электрическое соединение первого проводящего элемента с держателем управляющей сетки позволяет создать в полости анодной трубы электростатическую однопотенциальную линзу, обеспечивающую фокусировку каждого отдельного электронного луча, группы лучей или потока в целом, в зависимости от конфигурации отверстий для пролета электронного потока в первом проводящем элементе.

Закрепление первого проводящего элемента на держателе управляющей сетки изолированно от анода при помощи дополнительного проводящего элемента (одного или нескольких), каждый из которых проходит в вакууме с зазором через соответствующее дополнительное отверстие в диафрагме анода, обеспечивает механическую и электрическую прочность закрепления, отсутствие внешних соединений и дополнительных крепежных изоляторов при минимальной индуктивности соединений. При этом обеспечивается расположение дополнительных проводящих элементов вне зоны прохождения электронных лучей.

Для того чтобы максимально использовать фокусирующее действие линзы и уменьшить токооседание на предколлекторной трубе, осевая протяженность анодной трубы может быть выполнена большей, чем осевая протяженность предколлекторной трубы.

Выполнение отверстий для пролета электронного потока в первом проводящем элементе перекрывающими проекцию отверстий для пролета электронного потока в диафрагме анода на первый проводящий элемент позволяет улучшить фокусировку электронного потока за счет уменьшения сферической аберрации однопотенциальной линзы в полости анодной трубы.

Отверстия для пролета электронного потока в первом проводящем элементе могут быть выполнены повторяющими форму и азимутальную ориентацию отверстий для пролета электронного потока в диафрагме анода, что позволяет улучшить индивидуальную фокусировку для каждого отдельного электронного луча.

Анодная и предколлекторная трубы могут быть выполнены сужающимися в сторону высокочастотного зазора выходного резонатора, что позволяет уменьшить емкость высокочастотного зазора и, кроме того, позволяет реализовать эффективную конструкцию однолучевого прибора, в которой обеспечивается минимальная расходимость электронного потока на входе в высокочастотный зазор выходного резонатора.

Для того чтобы обеспечить эффективную конфигурацию электростатической линзы для каждого электронного луча, а также улучшить взаимодействие электронного потока с высокочастотным полем, анодная труба со стороны высокочастотного зазора выходного резонатора может быть снабжена диафрагмой с по крайней мере одним отверстием, причем эти отверстия перекрывают проекцию отверстий для пролета электронов в диафрагме анода на диафрагму анодной трубы.

Предколлекторная труба со стороны высокочастотного зазора выходного резонатора может быть снабжена диафрагмой с по крайней мере одним отверстием, причем эти отверстия перекрывают проекцию отверстий для пролета электронов в диафрагме анода на диафрагму предколлекторной трубы, что обеспечит более эффективное взаимодействие электронного потока с высокочастотным полем в зазоре выходного резонатора.

Входное отверстие коллектора может быть снабжено диафрагмой с по крайней мере одним отверстием, причем эти отверстия перекрывают проекцию отверстий для пролета электронного потока в диафрагме анода на диафрагму коллектора. Это препятствует обусловленному влиянием объемного заряда понижению потенциала в пространстве предколлектор-коллектор, которое ухудшает прохождение электронного потока на коллектор.

Выполнение диафрагмы анода с отверстиями для пролета электронного потока, повторяющими форму, взаимное расположение и азимутальную ориентацию отверстий в сеточном держателе, позволяет создать на участке сетка - анод фокусирующую электростатическую линзу, обеспечивающую прохождение электронного потока через отверстия анодной диафрагмы практически без потерь. При этом держатель сетки выполняет функцию фокусирующего электрода.

Эмиттирующая поверхность катода может быть выполнена в виде отдельных эмиттирующих поверхностей, повторяющих форму отверстий в держателе сетки, затянутых сеточным полотном. Такое выполнение позволяет исключить перехват электронов сеточным держателем.

Эмиттирующая поверхность катода и сеточное полотно могут быть выполнены в виде сферических сегментов, вогнутая сторона которых обращена к аноду, что позволяет улучшить фокусировку в промежутке сетка - анод.

Каждое из отверстий в диафрагме анодной трубы может быть снабжено втулкой, совмещенной с ним, направленной в сторону высокочастотного зазора выходного резонатора, причем оси втулок параллельны оси прибора, что позволяет реализовать конструкцию диафрагмы с минимальной емкостью выходного зазора.

Того же эффекта можно достигнуть, если каждое из отверстий в диафрагме предколлекторной трубы будет снабжено втулкой, совмещенной с ним, направленной в сторону высокочастотного зазора выходного резонатора, причем оси втулок параллельны оси прибора.

Втулки могут быть выполнены сужающимися в сторону высокочастотного зазора выходного резонатора. При этом сужающиеся втулки анодной трубы, за счет увеличения сечения входного отверстия втулки, позволяют увеличить проникновение фокусирующего поля линзы в полость втулки и снизить расходимость электронного потока при его вхождении в высокочастотный зазор, а сужающиеся втулки предколлекторной трубы, за счет увеличения выходного отверстия втулки, обеспечивают уменьшение токооседания на ней, вызванного действием пространственного заряда.

Отверстие в предколлекторе может быть снабжено диафрагмой с по крайней мере одним отверстием, причем эти отверстия перекрывают проекцию отверстий для пролета электронного потока в диафрагме анода на диафрагму предколлектора, а предколлекторная труба выполнена в виде отдельных втулок, совмещенных с отверстиями в диафрагме предколлектора, направленных в сторону высокочастотного зазора выходного резонатора, причем оси втулок параллельны оси прибора. Такое выполнение обеспечивает дополнительное уменьшение емкости выходного зазора и улучшение токопрохождения в зоне предколлектора.

Этот эффект может быть усилен, если втулки, совмещенные с отверстиями в диафрагме предколлектора, выполнены сужающимися в сторону высокочастотного зазора выходного резонатора.

Отверстия для пролета электронного потока в первом проводящем элементе, при количестве отверстий в нем больше одного, могут быть смещены к оси прибора, что позволит скомпенсировать взаимное расталкивание лучей. Такое выполнение первого проводящего элемента увеличивает преломляющую силу электростатической однопотенциальной линзы для электронов, проходящих вблизи удаленного от оси прибора края отверстия, по сравнению с электронами, проходящими через отверстие ближе к оси, что приводит к отклонению лучей к оси прибора и компенсирует их взаимное расталкивание.

Того же эффекта можно достигнуть, если толщина первого проводящего элемента, при количестве отверстий в нем больше одного, увеличивается в направлении от оси прибора.

Оптимально, если толщина диафрагм анодной и предколлекторной труб выбирается из соотношения

0,5dh2d,

где h - толщина диафрагм анодной и предколлекторной труб,

- эквивалентный диаметр отверстий в диафрагмах анодной и предколлектоной труб;

s - площадь среднего поперечного сечения упомянутых отверстий.

Оптимально, если осевая протяженность отверстий в диафрагмах анодной и предколлекторной труб, включая втулки, выбирается из соотношения

0,5DL2D,

где L - осевая протяженность отверстий в диафрагмах анодной и предколлекторной труб, включая втулки;

- эквивалентный диаметр отверстий в диафрагмах анодной и предколлекторной труб, включая втулки;

S - площадь среднего поперечного сечения упомянутых отверстий, включая втулки.

В случае, когда h>2d, ухудшается токопрохождение, когда h<0,5d ухудшается взаимодействие электронного потока с высокочастотным полем в зазоре выходного резонатора и увеличивается высокочастотная связь между входной и выходной цепями прибора.

Аналогичные соотношения справедливы и для диафрагмы со втулками.

Предколлектор и коллектор могут быть электрически соединены и выполнены в виде единого узла, что позволяет упростить конструкцию прибора.

Заявляемое изобретение поясняется графическими материалами, где

на фиг.1 схематично изображен продольный разрез однолучевого прибора;

на фиг.2 схематично изображен продольный разрез многолучевого прибора;

на фиг.3 показан вид сверху на первый проводящий элемент и диафрагму анода в случае многолучевого прибора;

на фиг.4 показан вид сверху на первый проводящий элемент и диафрагму анода в случае многолучевого прибора, причем отверстия для пролета электронного потока в первом проводящем элементе смещены к оси прибора;

на фиг.5 показан вид сверху на первый проводящий элемент и диафрагму анода в случае многолучевого прибора, при этом в первом проводящем элементе выполнено одно отверстие сложной конфигурации для пролета электронного потока;

на фиг.6 показан вид сверху на первый проводящий элемент и диафрагму анода в случае многолучевого прибора, при этом одно отверстие для пролета электронного потока в первом проводящем элементе выполнено перекрывающим проекцию на него группы отверстий для пролета электронного потока в диафрагме анода;

на фиг.7 схематично изображен продольный разрез предколлектора и коллектора, выполненных в виде единого узла многолучевого прибора, с диафрагмой предколлектора и предколлекторной трубой, выполненной в виде отдельных втулок. Там же показан вариант выполнения первого проводящего элемента, толщина которого увеличивается в направлении от оси прибора.

Заявляемый электровакуумный СВЧ прибор с индуктивным выходом в простейшем случае (однолучевой, см. фиг.1) включает в себя катод 1 с эмиттирующей поверхностью 2, управляющую сетку 3, закрепленную на электропроводящем держателе 4, анод 5 с аксиальным отверстием 6, являющимся входным отверстием анодной трубы 7, предколлекторную трубу 8, предколлектор 9 с аксиальным отверстием, однозазорный входной резонатор 10, однозазорный активный выходной резонатор 11 и коллектор 12.

Встречно расположенные сужающиеся анодная и предколлекторная трубы 7 и 8 образуют высокочастотный зазор 13 выходного резонатора 11.

Держатель сетки 4 выполнен в виде дискообразного элемента с отверстием 14, затянутым сеточным полотном управляющей сетки 3.

Отверстие 6 в аноде 5 закрыто диафрагмой 15 с отверстием для пролета электронного потока 16. Отверстия 14 и 16 имеют одинаковую, например круглую, форму. Кроме того, отверстия 14 и 16 расположены соосно.

В анодной трубе 7 перпендикулярно оси прибора установлен первый проводящий элемент 17 с отверстием для пролета электронного потока 18, имеющим в данном случае круглую форму. Диаметр отверстия 18 превышает диаметр отверстия для пролета электронного потока 16 в диафрагме анода 15, следовательно, отверстие 18 перекрывает проекцию отверстия 16 диафрагмы анода 15 на первый проводящий элемент 17. Соответственно первый проводящий элемент 17 расположен вне области прохождения электронного потока. Первый проводящий элемент 17 электрически соединен с держателем сетки 4 и закреплен на нем изолированно от анода 5 при помощи дополнительных проводящих элементов 19, проходящих с зазором через дополнительные отверстия 20 в диафрагме анода 15.

Эмиттирующая поверхность 2 катода 1 повторяет форму отверстия 14 в держателе сетки 4 и, так же, как и сеточное полотно 3, выполнена в виде сферического сегмента, вогнутая сторона которого обращена к аноду.

Как показано на фиг.1, входной однозазорный резонатор 10 с входным элементом связи 21 подключен через блокировочные конденсаторы 22 и 23 к промежутку катод - сетка прибора. Активный выходной резонатор 11, подключеннный к высокочастотному выходному зазору 13, связан посредством петли связи 24 с пассивным коаксиальным резонатором 25, снабженным выходным элементом связи 26. Между анодом 5 и сеткой 3 через блокировочный конденсатор 23 может быть включен поглощающий элемент 27.

В отличие от однолучевой конструкции, в многолучевом приборе (см. фиг.2) держатель сетки 4, диафрагма анода 15 и первый проводящий элемент 17 выполнены с несколькими отверстиями 14, 16 и 18, причем отверстия для пролета электронного потока 16 в диафрагме анода 15 повторяют форму, взаимное расположение и азимутальную ориентацию отверстий 14 в сеточном держателе 4, а отверстия для пролета электронного потока 18 в первом проводящем элементе 17 перекрывают проекцию отверстий 16 диафрагмы анода 15 на первый проводящий элемент 17 (см. фиг.3).

В многолучевом приборе (фиг.2) первый проводящий элемент 17 соединен с сеточным держателем 4 и закреплен на нем при помощи одного дополнительного проводящего элемента 19, проходящего с зазором через одно дополнительное отверстие 20 в диафрагме анода 15. Возможно выполнение прибора с несколькими дополнительными отверстиями 20, расположенными между отверстиями для пролета электронного потока 16 по наружному диаметру диафрагмы анода 15 и соответствующим количеством дополнительных проводящих элементов 19, что позволяет уменьшить общую индуктивность элементов 19, и, кроме того, появляется возможность размещения в центре прибора дополнительных каналов для пролета электронного потока.

Анодная труба 7 и предколлекторная труба 8 снабжены диафрагмами 28 и 29 с отверстиями 30 и 31 (фиг.2), перекрывающими проекцию отверстий 16 для пролета электронного потока в диафрагме анода 15 на соответствующие диафрагмы. Отверстия 30 и 31 в диафрагмах 28 и 29 снабжены втулками 32 и 33, сужающимися в сторону высокочастотного зазора выходного резонатора 13, причем оси втулок параллельны оси прибора.

Входное отверстие коллектора 12 может быть снабжено диафрагмой 34 с отверстиями 35.

Эмиттирующая поверхность катода выполнена в виде отдельных эмиттирующих поверхностей 2, повторяющих форму отверстий 14 в держателе сетки 4 (фиг.2). Возможно выполнение эмиттирующих поверхностей 2 катода и сеточного полотна 3 в виде сферических сегментов, вогнутая сторона которых обращена к аноду 5.

Для компенсации взаимного расталкивания лучей центры отверстий 18 в проводящем элементе 17 могут быть смещены к оси прибора, как показано на фиг.4. С этой же целью возможно выполнение первого проводящего элемента 17 с одним отверстием сложной формы 18, перекрывающим проекцию на него отверстий 16 для пролета электронного потока диафрагмы анода 15 (фиг.5). Аналогичную конфигурацию могут иметь диафрагмы 28, 29 и 34 анодной и предколлекторной труб и коллектора. Возможно также выполнение отверстий 14 сеточного держателя 4, отверстий 16 диафрагмы анода 15, отверстий 18 в первом проводящем элементе 17, отверстий 30 и 31 в диафрагмах анодной и предколлекторной труб 28 и 29 в виде радиальных щелей, секторов или иной формы.

Возможно выполнение первого проводящего элемента 17 с отверстиями 18, каждое из которых перекрывает проекцию на него группы отверстий 16 диафрагмы анода 15 (фиг.6), что позволяет получить сходящийся многолучевой поток для группы лучей.

На фиг.7 изображен продольный разрез коллектора и предколлектора многолучевого прибора, выполненных в виде единого узла, в котором предколлектор 9 закрыт диафрагмой 36 с отверстиями 37, а предколлекторная труба выполнена в виде отдельных втулок 38, соосных с отверстиями 37 и сужающихся в сторону высокочастотного зазора выходного резонатора 13. Там же показан первый проводящий элемент 17 с отверстиями 18, толщина которого увеличивается в направлении от оси прибора.

Однолучевой прибор (фиг.1) работает следующим образом. На коллектор 12 и анод 5 подается постоянное положительное напряжение порядка 10 кВ, на сетку 3 - отрицательное напряжение порядка нескольких десятков вольт относительно катода 1. При подаче высокочастотного сигнала через элемент связи 21 и входной резонатор 10 в промежуток катод 1 - управляющая сетка 3 электронный поток с эмиттирующей поверхности 2 катода 1, модулированный по плотности, ускоряется в направлении к диафрагме анода 15. При этом в промежутке управляющая сетка 3 – диафрагма анода 15 формируется сходящийся электронный поток, который входит через отверстие для пролета электронного потока 16 диафрагмы анода 15 в полость анодной трубы 7.

Первый проводящий элемент 17 с отверстием 18 и диафрагма анода 15 с отверстием 16 образуют в полости анодной трубы 7 электростатическую однопотенциальную собирающую линзу, фокусирующую электронный поток при прохождении им анодной трубы 7.

Сфокусированный на выходе из анодной трубы 7 промодулированный по плотности электронный поток проходит через выходное отверстие анодной трубы 7 и попадает в высокочастотный зазор 13, где взаимодействует с возбуждаемым им высокочастотным полем, отдавая свою энергию в выходной резонатор 11, и далее через петлю связи 24 и пассивный резонатор 25 в выходной элемент связи 26. Отработавший электронный поток через входное отверстие предколлекторной трубы 8 проходит в полость коллектора 12.

При прохождении электронным потоком выходного высокочастотного зазора 13 происходит дополнительная фокусировка электронного потока за счет радиальной составляющей тормозящего высокочастотного электрического поля, создаваемой краями и внутренними поверхностями анодной и предколлекторной труб 7 и 8, что улучшает прохождение потока в коллектор 12. Примерные границы электронного потока от катода к коллектору при пиковых значениях тока показаны на фиг.1 пунктиром.

Таким образом, в заявляемой конструкции обеспечивается эффективная жесткая электростатическая фокусировка электронного потока при прохождении им анодной трубы 7, что в сочетании с известным решением по формированию сходящегося потока в промежутке управляющая сетка 3 - диафрагма анода 15 обеспечивает требуемое прохождение электронного потока без применения фокусирующего магнитного поля. При этом исключается неизбежное для магнитной фокусировки отрицательное влияние неоднородности фокусирующего магнитного поля на токопрохождение и, за счет этого, обеспечивается снижение ускоряющего напряжения.

Многолучевой прибор работает аналогично. В приборе в промежутке управляющая сетка 3 - диафрагма анода 15 формируется несколько сходящихся лучей, каждый из которых при прохождении анодной трубы фокусируется с помощью однопотенциальной электростатической линзы, образованной диафрагмой анода 15 с отверстиями для пролета электронного потока 16, первым проводящим элементом 17 с отверстиями 18 и диафрагмой анодной трубы 28 с отверстиями 30 и втулками 32.

Входное отверстие коллектора 12 может быть снабжено диафрагмой 34 с отверстиями 35. Это препятствует понижению потенциала в пространстве предколлектор 9 - коллектор 12, обусловленному влиянием объемного заряда, и улучшает прохождение электронного потока на коллектор.

Благодаря отсутствию фокусирующего магнитного поля возможно увеличение числа лучей в приборе при сохранении первеанса каждого из них без ухудшения токопрохождения, что позволяет в полной мере реализовать возможности многолучевой конструкции в части снижения ускоряющего напряжения.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Королев А.Н., Лопин М.И., Мишкин Т.А., Победоносцев А.С. Многолучевой клистрод для телевидения //Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 1998. №2. С. 23-25.

2. Царев В.А., Семенов В.К., Перов В.В., Казаков О.В. Перспективы разработки и применения многолучевых клистродов для мощных телевизионных передатчиков ДМВ-диапазона //Перспективы развития электроники и вакуумной техники на период 2001-2006 гг.: Материалы научно-технической конференции 22-23 февраля 2001 года. Саратов, 2001. С. 9-15.

3. Патент РФ №2084042, МПК H 01 J 25/02, 25/04. Опубл. 10.07.1997.

4. Патент США №4480210, МПК H 01 J 25/00. Опубл. 30.10.1984 (прототип).