Пролетный клистрон

Введение

Резонатор — колебательная система с резко выраженными резонансными свойствами. На практике резонаторами обычно называют колебательные системы с распределёнными параметрами (с бесконечным числом степеней свободы).

Резонатором упругих колебаний являются струны, стержни (ножки камертона), мембраны, резонаторы акустические и др. Электромагнитным резонатором являются полости, ограниченные проводящими стенками, системы зеркал, кристаллические пластинки  и т. д.

Колебательные системы в виде резонансных линий являются основными для дециметровых волн, но на сантиметровых волнах длина линии получается такого же порядка, как ее диаметр, и о линии вообще уже говорить нельзя. Даже на наиболее коротких дециметровых волнах (10-30 см) применение резонансных линий часто становится неудобным.

Основным типом колебательных систем для сантиметровых волн (и отчасти для дециметровых) являются объемные резонаторы, предложенные советским ученым М. С. Нейманом в 1939—1940 гг.Х). Теория работы и расчета объемных резонаторов была развита в трудах М. С. Неймана, Г. В. Кисунько и ряда других ученых.

ОБЪЕМНЫЕ РЕЗОНАТОРЫ

Рис.1 - Переход от обычного контура (а) к объемному резонатору (в)

На рис.1 показан переход от контура с сосредоточенными параметрами к объемному резонатору. Пусть контур обычного типа имеет емкость в виде конденсатора С, образованного двумя круглыми пластинками, и индуктивность в виде прямоугольного витка L1 (рис.1 а). Как известно, качество такого контура на свч получается весьма низким. Если подключить к конденсатору параллельно несколько витков (рис.1 6), то индуктивность и активное сопротивление уменьшается. В результате этого повысятся собственная частота контура fо и его добротность Q.
Например, если включить 25 витков, то индуктивность уменьшится в 25 раз, а частота увеличится в 5 раз, так как

характеристическое сопротивление контура уменьшится в 5 раз, что следует из формулы

,

а активное сопротивление контура r уменьшится в 25 раз (если считать его сосредоточенным только в витках).
Поэтому качество контура, равное ρ/r возрастет в 5 раз. Увеличивая число витков, присоединяемых к конденсатору С, придем к случаю,, когда все витки сольются в одну общую замкнутую металлическую поверхность (рис.1 б). Если для этого надо N витков, то на основании приведенного выше примера можно считать, что резонансная частота и качество контура возрастут в (корень) из N раз.
Таким образом, колебательный контур превратился в закрытую металлическую коробку цилиндрической формы, представляющую собой объемный резонатор.