секторный клистрон (варианты)

Формула изобретения

1. Пролетный клистрон секторной конструкции, содержащий электронную пушку, резонаторы, вводы и выводы энергии, которые могут быть выполнены индивидуальными для каждого парциального клистрона - сектора или общими для части или всех секторов, коллектор электронов и общую магнитофокусирующую систему, а также осесимметричный электронный поток, состоящий из электронных пучков, от одного до нескольких лучей в каждом, и пучки эти разнесены друг от друга так, что трубы дрейфа соседних пучков не содержат общей стенки и его конструкция содержит разделительные стенки, расположенные в виде веера в радиальном направлении вокруг общей оси симметрии прибора, формирующие в нем n отдельных пространственных частей-секторов, где n - целое число больше единицы, представляющих собой в аксиальном направлении усилительный каскад резонаторов, которые между собой и с резонаторами других секторов могут быть связаны или не связаны электродинамически, отличающийся тем, что содержит коаксиальные резонаторы, каждый из которых представляет собой деформированный и вписанный в форму сектора полуволновый или четвертьволновый резонатор, нагруженный каждый на свою электрическую емкость, состоящую из нескольких последовательных зазоров, образуемых выступами центрального и внешнего проводников резонатора, которые являются трубами дрейфа для прохождения соответствующей сектору части электронного потока прибора и запредельные для рабочих частот, при этом резонаторы расположены в радиальном направлении и их центральные проводники закреплены на внешней стенке прибора, а секторы прибора выполнены с равными или различными по величине радиальными углами , и через каждый сектор может проходить как один, так и несколько разнесенных пучков электронного потока.

2. Пролетный клистрон секторной конструкции по п.1, отличающийся тем, что коаксиальный резонатор, вписанный в форму сектора прибора, представляет собой, по крайней мере, две четвертьволновые части деформированного коаксиального полуволнового резонатора, разделенного в средней части, а четвертьволновые его части раздвинуты либо под углом, соответствующим радиальному углу сектора, либо в аксиальном направлении, при этом его центральный внутренний проводник в вершине угла разомкнут и разомкнутые концы образуют зазоры с внешним проводником резонатора и между собой, при этом его концы, как и внешний проводник, содержат выступы, образующие трубы дрейфа для прохождения электронного потока.

3. Пролетный клистрон секторной конструкции по п.1, отличающийся тем, что каждый из парциальных клистронов-секторов может работать самостоятельно, без взаимодействия с другими секторами на своей произвольной парциальной частоте, имея собственные отдельные ввод, вывод энергии и часть суммарного первеанса электронной пушки прибора, соответствующую току его электронного потока.

4. Пролетный клистрон секторной конструкции по п.1, отличающийся тем, что его парциальные клистроны объединяют каждый от одного до нескольких секторов из общего числа n.

5. Пролетный клистрон секторной конструкции по п.1, отличающийся тем, что внутри секторного резонатора, настроенного на частоту основного сигнала, между его зазорами размещена, по меньшей мере, еще одна двухзазорная система такого же по конструкции, но меньшего размера встроенного резонатора, настроенного на любую частоту, в том числе на одну из частот высших гармоник основного сигнала, корпус внутреннего встроенного резонатора во внешнем охватывающем резонаторе выполняет функцию промежуточной трубы дрейфа между его зазорами, а его размер в аксиальном направлении обеспечивает фазовый пролетный угол _вн между центрами зазоров охватывающего резонатора в соответствии с формулой _вн=l , где _вн - фазовый пролетный угол электронов пучка между центрами зазоров охватывающего резонатора для основной рабочей частоты в радианах, l - целое нечетное число, - фазовый пролетный угол электронов пучка за полупериод основной частоты в радианах, при этом фазовый пролетный угол _вс между центрами зазоров встроенного резонатора для основной рабочей частоты в радианах не менее _вс= /m, где m - номер высшей гармоники частоты основного сигнала, на которую настроен встроенный резонатор.

6. Пролетный клистрон секторной конструкции, содержащий электронную пушку, резонаторы, вводы и выводы энергии, которые могут быть выполнены индивидуальными для каждого парциального клистрона-сектора или общими для части или всех секторов, коллектор электронов и общую магнитофокусирующую систему, а также осесимметричный электронный поток, состоящий из электронных пучков, от одного до нескольких лучей в каждом, и пучки эти разнесены друг от друга так, что трубы дрейфа соседних пучков не содержат общей стенки и его конструкция содержит разделительные стенки, расположенные в виде веера в радиальном направлении вокруг общей оси симметрии прибора, формирующие в нем n отдельных пространственных частей-секторов, где n - целое число больше единицы, представляющих собой в аксиальном направлении усилительный каскад резонаторов, которые между собой и с резонаторами других секторов могут быть связаны или не связаны электродинамически, отличающийся тем, что содержит коаксиальные резонаторы, каждый из которых представляет собой деформированный и вписанный в форму сектора полуволновый или четвертьволновый резонатор, нагруженный каждый на свою электрическую емкость, состоящую из нескольких последовательных зазоров, образуемых выступами центрального и внешнего проводников резонатора, которые являются трубами дрейфа для прохождения соответствующей сектору части электронного потока прибора и запредельные для рабочих частот, при этом резонаторы расположены в радиальном направлении и их центральные проводники закреплены на внутренней стенке прибора, примыкающей к центральной оси, а секторы прибора выполнены с равными или различными по величине радиальными углами и через каждый сектор может проходить как один, так и несколько разнесенных пучков электронного потока.

7. Пролетный клистрон секторной конструкции по п.1, отличающийся тем, что внутри секторного резонатора, настроенного на частоту основного сигнала, между его зазорами размещена, по меньшей мере, еще одна двухзазорная система такого же по конструкции, но меньшего размера встроенного резонатора, настроенного на любую частоту, в том числе на одну из частот высших гармоник основного сигнала, корпус внутреннего встроенного резонатора во внешнем охватывающем резонаторе выполняет функцию промежуточной трубы дрейфа между его зазорами, а его размер в аксиальном направлении обеспечивает фазовый пролетный угол _вн между центрами зазоров охватывающего резонатора в соответствии с формулой _вн=l , где _вн - фазовый пролетный угол электронов пучка между центрами зазоров охватывающего резонатора для основной рабочей частоты в радианах, l - целое нечетное число, - фазовый пролетный угол электронов пучка за полупериод основной частоты в радианах, при этом фазовый пролетный угол _вс между центрами зазоров встроенного резонатора для основной рабочей частоты в радианах не менее _вс= /m, где m - номер высшей гармоники частоты основного сигнала, на которую настроен встроенный резонатор.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к приборам высоких и сверхвысоких частот "О"-типа, в частности, пролетным клистронам, используемым для создания и усиления мощных электромагнитных полей, применяемых, как известно, в различных областях современной деятельности: от связи и радиолокации до медицины и производственного нагрева.

Изобретение может быть эффективно использовано в приборах, предназначенных для любого из этих направлений, т.к. улучшает комплекс параметров, входящих в обычный набор требований к приборам этого класса: максимально широкая и возможно более равномерная по усилению и мощности полоса рабочих частот (для РЛС и ТВ) и максимально высокие КПД и усиление (для приборов, используемых в ускорителях элементарных частиц, обеззараживающих устройствах и т.п.) при общем требовании снижения масс-габаритных характеристик.

Существует обширный выбор пролетных клистронов - однолучевых (ОЛК), многолучевых (МЛК) и многопучковых (МПК), удовлетворяющих потребительский спрос в интервале мощностей от сотен Ватт до сотен мегаватт в диапазоне частот от сотен мегагерц до десятков гигагерц. Однако известны недостатки, присущие как однолучевым, так и многолучевым и многопучковым клистронам.

У ОЛК это относительно узкая полоса рабочих частот и высокое рабочее напряжение: при больших мощностях, получаемых в ОЛК в основном за счет увеличения анодного напряжения, ухудшаются масс-габаритные характеристики не только самого ОЛК, но и питающей аппаратуры, и кроме того необходимо предусматривать биозащиту от вторичного рентгеновского излучения [1].

Известны способы расширения рабочих частот ОЛК, но все они негативно влияют на другие характеристики клистрона. Так увеличение количества резонаторов, специальная расстройка их частот и добротности, введение элементов распределенного взаимодействия и фильтровых систем на вводе и выводе энергии позволяет увеличить его "мгновенную" полосу рабочих частот более чем на 10%, но при этом снижается КПД прибора, усложняется и удорожается его изготовление, ухудшается масс-габаритная характеристика.

Одним из рекордсменов ОЛК по высоковольтности и, соответственно, жесткому рентгеновскому излучению является клистрон для Стенфордского линейного ускорителя и его аналог тип Х-3051 фирмы Varian ([2], стр.52, таблица 4).

В таблице 3 на странице 52 [2] приводятся параметры относительно широкополосного импульсного клистрона для низкочастотного края СВЧ-диапазона тип VA-812С фирмы Varian, в котором применено большинство из перечисленных выше способов расширения рабочей полосы частот, и, соответственно, он обладает отмеченными недостатками: низкий КПД, сложен и дорог в изготовлении, громоздок - линейный размер более 2 м.

Эти же недостатки присущи клистронам с механической перестройкой частоты, хотя полосу удается расширить до 20%. К тому же механическая перестройка обладает относительно малыми надежностью, долговечностью и быстродействием.

Идея, позволившая избежать недостатка ОЛК - высоковольтности, - была реализована в виде класса многолучевых (МЛК) и многопучковых (МПК) пролетных клистронов [3÷5]. Патентов на многолучевые клистроны было получено много как в СССР, так и за рубежом, но они лишь в отдельных элементах улучшают основную идею этих приоритетов.

Необходимо уточнить терминологию, так как в специальной литературе она неоднозначна. Клистрон называется многолучевым (МЛК), если он содержит электронный поток, состоящий из одного многолучевого пучка. Клистрон называется многопучковым (МПК), если его электронный поток состоит из нескольких пучков, и пучки разнесены друг от друга (в частности, эти пучки могут быть и однолучевыми [5]).

Как в МЛК, так и в МПК, снижение рабочего напряжения Uк по сравнению с сопоставимыми по мощности ОЛК, практически пропорционально возросшему рабочему току эмиссии электронной пушки, т.е. увеличению суммарной площади ее эмиттеров. Соответственно возрастает площадь поперечного сечения электронного пучка и площадь емкостных зазоров резонаторов клистрона, через которые этот пучок проходит. Следствием последнего является пропорциональное уменьшение характеристического импеданса резонаторов МЛК (по сравнению с равными по частотам резонаторами ОЛК) и относительным ухудшением его параметров, зависящих от импеданса, в первую очередь усиления. Главное же негативное следствие увеличенной электрической емкости зазоров резонаторов МЛК является трудность их применения в коротковолновой части СВЧ-диапазона.

Известные конструкции резонаторов пролетных клистронов - как ОЛК, так и МЛК, осесимметричны: в центре их находится емкостной зазор, через который проходит электронный поток, совмещенный с осью симметрии прибора. Магнитные же области резонаторов, составляющие основную часть их объема, охватывают электронный поток равномерно в радиальном направлении. Любая радиальная асимметрия в классических клистронных резонаторах нецелесообразна, так как или уменьшает их характеристическое сопротивление, или увеличивает габариты. Эта специфика клистронных резонаторов не позволяет рационально скомпоновать прибор, содержащий несколько параллельных разнесенных электронных пучков: габариты неоправданно растут, а фокусирование и проведение пучков до коллектора усложняется [5].

Более перспективными для применения в пролетных СВЧ-приборах с несколькими разнесенными электронными пучками могут быть коаксиальные резонаторы полуволновой и четвертьволновой длины. Они позволяют без потерь электродинамических качеств располагать асимметрично в любом месте внутренней полости резонатора емкостные зазоры с отверстиями для прохождения электронного пучка, перпендикулярного оси резонатора, поскольку его магнитная область пучок не охватывает и расположена в стороне [6÷7]. Однако реальных конструкций приборов не предложено, так как недостатками предложенных в этих патентах решений является, во-первых, многосвязность магнитной и электрических областей резонатора, порождающая, как известно, нежелательные виды колебаний; во-вторых, поскольку емкостных зазоров больше двух, а ТЕМ - колебания коаксиального резонатора могут обеспечить противофазное взаимодействие с электронным потоком только в двух, получить в остальных зазорах оптимальное соотношение фаз и амплитуд для эффективного формирования электронных сгустков затруднительно.

В [8] предложена эффективная резонансная система, состоящая из размещенных один внутри другого (вложенных и охватывающих) двухзазорных резонаторов, связанных общим электронным потоком. Высокий КПД взаимодействия с электронным потоком такой системы и, как следствие, формирование качественных электронных сгустков объясняются тем, что при работе такой системы на низшей (основной) частоте наружного резонатора и оптимальном подборе амплитуд внутренних резонаторов, настроенных соответственно на частоты 2 и 3 , суммарно воздействующие на электронный поток электромагнитные поля системы, наиболее близко аппроксимируют пилообразный сигнал. Однако, и эта система обладает общим недостатком осесимметричных клистронных резонаторов: невозможностью рационально и компактно (т.е. с минимальным масс - габаритным показателем) сконструировать пролетный прибор, содержащий электронную систему из нескольких разнесенных пучков.

Задача настоящего изобретения заключается в создании электронного прибора СВЧ "О-типа", в частности - пролетного клистрона, принципиально новой секторной конструкции - "сектрона". Предполагаемый принцип секторной компоновки этого прибора позволяет свести к минимуму или исключить недостатки, присущие ОЛК, МЛК и МПК, в то же время сохранив преимущества каждого из них, и дополнительно получить новые ценные качества. Одно из них - возможность многовариантного конструктивного исполнения прибора, позволяющего за счет конструктивных комбинаций, а также использования разных форм взаимодействия и связей между его секторами и их элементами формировать широкий спектр выходных характеристик с максимальными значениями параметров в их сочетании.

Эта цель достигается в пролетных СВЧ - приборах, содержащих: резонаторы, вводы и выводы энергии, коллекторы и магнитофокусирующие системы, а также осесимметричный электронный поток напряжением U_к , состоящий из "n" пучков от одного до нескольких лучей в каждом ("n" - целое число больше единицы); и пучки эти разнесены друг от друга так, что трубы дрейфа соседних пучков не содержат общей стенки. В этом случае, в соответствии с изобретением, осесимметричная конструкция пролетного СВЧ-прибора, в частности клистрона, содержит разделительные стенки, расположенные в виде веера в радиальном направлении вокруг общей оси симметрии прибора и формирующие в нем "n" отдельных пространственных частей - секторов. Секторы могут иметь равные или не равные по величине радиальные углы . При этом каждый сектор в аксиальном направлении представляет собой каскад "секторных" резонаторов, через которые проходит один или несколько разнесенных пучков электронного потока прибора. "Секторные" резонаторы между собой и с резонаторами других секторов - каскадов могут быть связаны или не связаны электродинамически, и представляют собой деформированный и вписанный в форму сектора полуволновой или четвертьволновой резонатор, или систему "развязанных" четвертьволновых коаксиальных резонаторов, нагруженных каждый на свою электрическую емкость, состоящую из нескольких последовательных зазоров, образуемых выступами центрального и внешнего проводников резонатора, содержащими каналы для прохождения соответствующей сектору части электронного потока прибора, запредельные для рабочих видов колебаний. Основная часть магнитного потока - составляющая электромагнитного поля каждого секторного резонатора - не охватывает ни пучок сектора, ни общий электронный поток прибора, а концентрируется асимметрично относительно электронного пучка вокруг центрального проводника резонатора, образуя его магнитную область. Такое устройство резонаторов сектрона позволяет компактно размещать их вокруг общей оси симметрии прибора, сохраняя конструктивно единой его электронно-оптическую систему, и обеспечить масс-габаритные характеристики секторов в пределах обычных для МЛК и меньших, чем у МПК, при сопоставимых параметрах.

Таким образом сектрон представляет собой компактный комплекс из "n" - парциальных одно или многолучевых клистронов, работу и взаимодействие которых можно комбинировать в разных вариантах.

Во-первых, каждый парциальный клистрон (сектор) может работать самостоятельно на своей произвольной парциальной частоте, имея свой ввод и вывод энергии и первеанс, соответствующий току одного пучка.

Во-вторых, резонаторы каждой ступени усилительного каскада всех секторов могут быть электродинамически объединены оптимально подобранной (индуктивной или электрической) связью, обеспечивающей для каждого каскада равномерную АЧХ в рабочей полосе частот, зависящей только от числа "n" секторов и, поэтому способную превзойти по ширине любую, достигнутую на сегодня в любом типе приборов СВЧ. При этом в отличие от [9, 10] из-за идентичности электродинамических функций и конструктивного исполнения связываемых резонаторов, легче достигнуть равенства их эквивалентных сопротивлений и добротностей, поэтому усиление и КПД во всей рабочей полосе частот сектрона практически постоянны, а прибор содержит один общий ввод и один общий вывод энергии и работает с первеансом, соответствующим сумме токов всех пучков.

В-третьих, можно комбинировать промежуточные варианты между первым и вторым, объединяя по желанию часть секторов в парциальные клистроны, содержащие свои рабочие частоты, выходные характеристики и первеансы, соответствующие току объединенных пучков.

Перечисленные конструктивные варианты сильно отличаются между собой по величине электрической емкости зазоров каскадных резонаторов. Емкость максимальна в варианте резонатора, общего для всех секторов, когда зазор резонатора единый для всех пучков, - в этом случае она эквивалентна емкости С_мпк однозазорного резонатора многопучкового или многолучевого клистрона. Емкость минимальна в варианте резонатора однопучкового парциального клистрона в "n" - пучковом сектроне: она уменьшается в "n" - раз за счет дробления емкости С _мпк по секторам и еще в "к" - раз за счет числа последовательных зазоров в каскадном резонаторе ("к" - целое число больше единицы). Общее относительное уменьшение составляет ("n"·"к") раз, что важно при проектировании сектрона для коротковолновой части СВЧ-диапазона.

Соответственно различаются и величины характеристических сопротивлений резонаторов этих конструктивных вариантов (при сравнении на одной частоте):

где _МПК - характеристическое сопротивление однозазорного резонатора многопучкового или многолучевого клистрона, _сек - характеристическое сопротивление секторного резонатора однопучкового парциального клистрона "n"-пучкового сектрона.

Все величины характеристических сопротивлений промежуточных конструктивных вариантов сектрона _пром заключаются в диапазоне

_мпк< _пром< _сек.

Ранее отмеченная в секторном резонаторе особенность: асимметрия магнитной области относительно электрической, т.е. относительно электронных потоков, при радиальном расположении его оси позволяет осуществлять дополнительно несколько модификаций конструкции сектрона.

Во-первых, можно располагать резонаторы в радиальном направлении так, чтобы их электрическая область, т.е. зазоры и, следовательно, электронные пучки концентрировались вблизи оси прибора, а магнитные области - с внешней стороны прибора, "на периферии" (прямой вариант).

Во-вторых, - наоборот: магнитные области резонаторов располагать у оси прибора, а зазоры, т.е. электронные пучки, - с внешней стороны прибора, на периферии (обращенный вариант). Он позволяет неограниченно увеличивать суммарный первеанс прибора, т.е. минимизировать его рабочее напряжение и при этом за счет увеличения числа секторов сохранять высокое характеристическое сопротивление резонаторов. В этом варианте сектрон может соперничать по низковольтности с приборами СВЧ "М"-типа.

В-третьих, смешанный вариант - сектрон может содержать резонаторы и первого и второго вариантов конструктивного исполнения.

Еще одна ценная конструктивная особенность резонаторов сектрона заключается в том, что внутри каскадного резонатора, настроенного на частоту основного сигнала, между его зазорами, можно разместить по крайней мере еще одну двухзазорную систему, такого же по конструкции, но меньшего размера "встроенного" резонатора, настроенного на одну из частот высших гармоник основного сигнала.

Корпус внутреннего "встроенного" резонатора во внешнем "охватывающем" резонаторе выполняет функцию промежуточной пролетной трубы между его зазорами. Поэтому его размер в аксиальном направлении регламентирован и должен обеспечивать фазовый пролетный угол _вн между центрами зазоров "охватывающего" резонатора в соответствии с формулой:

_вн=l· ,

где _вн - фазовый пролетный угол электронов пучка между центрами зазоров "охватывающего" резонатора для основной рабочей частоты; l - целое нечетное число; - фазовый пролетный угол электронов пучка за полупериод основной частоты в радианах.

При этом, фазовый пролетный угол между центрами зазоров "встроенного" резонатора должен быть

_вс= /m,

где _вс - фазовый пролетный угол между центрами зазоров "встроенного" резонатора для основной рабочей частоты; m - номер высшей гармоники частоты основного сигнала, на которую настроен внутренний резонатор.

При такой конструкции резонатора сектрона в течение одного периода основной рабочей частоты на электронный поток воздействует суммарное электрическое поле и основной частоты и высшей гармоники, что при оптимальном подборе их амплитуд наиболее эффективно для формирования качественного электронного сгустка.

В результате предлагаемых технических решений удается создать пролетный прибор новой конструкции - сектрон, обладающий качествами, позволяющими в комплексе достигать лучших значений параметров, чем у любого из известных на сегодня типов СВЧ - приборов: повысить КПД и усиление при широкой и равномерной по усилению полосе рабочих частот; снизить U_к - рабочее напряжение пучков и создать приборы большим суммарным первеансом пушки, в то же время обеспечивая его работу в высокочастотной части СВЧ-диапазона; уменьшить габариты и массу прибора при возможности многовариантного исполнения.

Сущность настоящего изобретения станет более понятной из последующего описания вариантов его выполнения со ссылками на чертежи, в которых:

фиг.1 показывает схематический чертеж четырехпучкового четырехсекторного варианта сектрона прямой "классической" модификации с пучками, сконцентрированными вблизи оси симметрии прибора, и магнитными областями, расположенными с внешней стороны пучков;

фиг.2 показывает схематический чертеж трехпучкового трехсекторного сектрона модификации "смешанный" вариант, работающего как блок из трех независимых парциальных клистронов;

фиг.3 показывает схематический чертеж одного из промежуточных каскадов шестипучкового пятисекторного прибора, содержащего резонаторы типа "пара развязанных" четвертьволновых коаксиальных резонаторов с картиной в них электромагнитных полей и токов.

Четырехпучковый, четырехсекторный сектрон (прямой вариант), с пучками, сконцентрированными вблизи оси симметрии прибора и магнитными областями, расположенными с внешней стороны пучков, показанный на фиг.1, содержит схожую схему компоновки, набор функциональных узлов и элементов, аналогичных тем, что содержит обычный многорезонаторный клистрон, но в учетверенном количестве, и также заключенные в вакуумплотный корпус 16: электронная пушка 1 формирует электронный поток из четырех разнесенных пучков 9, которые в частности могут быть многолучевыми 15; группирователь электронных сгустков, состоящий из четырех параллельных усилительных каскадов - секторов, включающий общий для всех пучков входной резонатор 4, где секторы электродинамически объединены между собой и с вводом энергии 2 окнами связи 17; промежуточные секторные резонаторы 6, 7, 8 в каждом из секторов; выходной резонатор 5, общий для всех пучков, в котором секторы объединены электродинамически окнами связи 17 между собой и с коаксиальным выводом энергии 3; а также коллекторы 10 для приема электронных пучков 9. Между всеми резонаторами 4, 6, 7, 8 и 5 сектрона имеются трубы дрейфа 12, предназначенные для прохода электронных пучков от электронной пушки 1 к коллекторам 10 и образующие в каждом резонаторе систему электрических емкостных зазоров. Проводку электронных пучков до коллектора в сектроне, как в обычном пролетном клистроне, обеспечивает магнитофокусирующая система, не показанная на фиг.1. Входной резонатор 4 подключен через ввод энергии 2 к источнику (не показан) электромагнитных колебаний. Выходной резонатор 5 соединен через коаксиальный вывод энергии 3 с нагрузкой, потребляющей электромагнитную энергию усиленной в сектроне мощности (окно вывода энергии, отходящий тракт и нагрузка на фиг.1 не показаны). Сектрон содержит разделительные стенки 14, формирующие четыре однопучковых сектора с равными в данном случае по величине радиальными углами . На фиг.1 не показаны внешние источники питания сектрона: анодного напряжения, подогревателей катодного узла, охлаждающего тела и т.п.

Сектрон, показанный на фиг.2, трехпучковый трехсекторный, модификации "смешанный" вариант, способный работать как блок из трех несвязанных парциальных клистронов, заключенных в единый вакуумплотный корпус 32. Электронная пушка 1 формирует электронный поток из трех разнесенных трехлучевых 29 пучков 24; основные секторные резонаторы каскадов 20, 21, 22 выполнены в модификации "обращенный" вариант, а именно, их магнитные области расположены у оси прибора, охватывая внутренние проводники 25 и 26 резонаторов 20, 21, 22, а электрические области этих резонаторов, т.е. емкостные зазоры и проходящие через них электронные пучки расположены с внешней стороны; в то же время встроенные резонаторы 23 охватывающих резонаторов 22 второй ступени каскада выполнены в "прямой" модификации, - их магнитные области охватывают внутренние проводники 27 "на периферии" прибора, а электрические области, т.е. зазоры и электронные пучки ближе к его оси. Входные резонаторы 20 содержат каждый индивидуальные вводы энергии 18, выходные резонаторы 21 и индивидуальные выводы энергии 19. Между всеми резонаторами 20, 21, 22 и 23 в каждом из секторов имеются трубы дрейфа 28, предназначенные для прохода электронных пучков 24 от электронной пушки 1 к коллекторам 30 и образующие в каждом резонаторе систему емкостных зазоров. Сектрон содержит разделительные стенки 31, формирующие три однопучковых сектора с равными в данном случае по величине радиальными углами секторов . Магнитофокусирующая система, обеспечивающая проводку электронных пучков от электронной пушки 1 до коллекторов 30, на фиг.2 не показана. Каждый их входных резонаторов 20 подключен через свой ввод энергии 18 к индивидуальному источнику (не показаны) электромагнитных колебаний, а каждый из выходных резонаторов 21 соединен через свой вывод энергии 19 с индивидуальной нагрузкой, потребляющей электромагнитную энергию усиленной в секторе мощности и соответствующих данному сектору выходных параметров (окна выводов энергии, отходящие тракты и нагрузки на фиг.2 не показаны).

На фиг.3 показан фрагмент шестипучкового пятисекторного сектрона, представляющий собой схематический чертеж одной из промежуточных ступеней каскадов, содержащего резонаторы типа "пара развязанных" четвертьволновых коаксиальных резонаторов, а также мгновенная картина в них электромагнитных полей и токов. Каскад сформирован разделительными стенками 33 внутри вакуумплотного корпуса 34 прибора из четырех однопучковых резонаторов типа "пара развязанных" четвертьволновых коаксиальных резонаторов 35, вписанных в форму секторов с равными радиальными углами ₂, и одного двухпучкового резонатора 41 такого же типа с радиальным углом ₁. Четвертьволновые половины однопучкового резонатора раздвинуты в аксиальном направлении и разграничены разделительной перегородкой 42, а его центральный проводник 36 разомкнут в середине, и его концы образуют зазоры 37 с внешним проводником - корпусом резонатора 38 и между собой и содержат выступы и каналы 39 для прохождения электронного пучка 40. Четвертьволновые половины двухпучкового резонатора 41 раздвинуты под углом, соответствующим радиальному углу сектора ₁, и разграничены разделительной перегородкой 43. Его центральный проводник 44 разомкнут в середине; концы его образуют зазоры 45 с внешними проводниками - корпусом резонатора 46 и между собой и содержат выступы и каналы 47 для прохождения электронных пучков 48. По картине электрической составляющей Е электромагнитных полей видно, что в резонаторах такого типа обеспечен одновременно режим как противофазного , так и синфазного 2 взаимодействия поля резонатора с пучком.

Литература

1. Научно-технический сборник "Электронная техника" серия 1. СВЧ-техника. Выпуск 1 (455) 1993 г., стр.12.

2. Сборник "Мощные электровакуумные приборы СВЧ" под редакцией Л.Клэмпита, Москва, 1974 г., стр.52, таблица 4, стр.51, таблица 3.

3. Патент 992853 Франция. Многолучевой прибор. Опубликован 1944 г.

4. Авторское свидетельство 15556 СССР. Многорезонаторный клистрон. С.А.Зусмановский, 1955 г.

5. Патент 3248597 США. "General Electric Co"., 1966 г.

6. Патент 307441 СССР, 1970 г.

7. Патент 329610 СССР, 1972 г.

8. Патент 454620 СССР, 1972 г.

9. "Электроника СВЧ" серия 1. Выпуск 4, 1975 г., стр.20.

10. "Электроника СВЧ" серия 1. Выпуск 6, 1978 г., стр.16-28.