Серьезный недостаток клистрона заключается в том, что его КПД, представляющий собой отношение полезной колебательной мощности
в резонаторе Р2 к мощности постоянного тока анодного источника, не выше 20%, хотя теоретическое предельное значение составляет
58%. Это объясняется следующими явлениями. Группируются электроны недостаточно плотно, так как они вылетают из катода с различной
начальной скоростью и, пролетая через модулятор в один и тот же момент времени, имеют неодинаковую скорость. Между электронами
действуют силы взаимного отталкивания. Вследствие инерции пролетающие через уловитель электроны отбирают часть колебательной
энергии резонатора Р2. Некоторые электроны вообще не группируются в сгустки, т. е. не участвуют в полезной работе. В результате
всего этого большая часть энергии бесполезно тратится на нагрев сеток и анода, так как все электроны в конечном счете с какой-то
скоростью попадают на эти электроды.
Двухрезонаторны-
е клистроны применяют для усиления в передатчиках СВЧ. Их полезная
мощность в режиме непрерывной работы может составлять десятки киловатт, а в импульсном режиме — десятки мегаватт. При уменьшении
длины волны мощность уменьшается. Клистроны применяются и для умножения частоты. Электронный поток в уловителе представляет
собой конвекционный ток
несинусоидально-
й формы. При плотном группировании электронов этот ток можно приближенно
считать состоящим из импульсов прямоугольной формы. Такой ток имеет резко выраженные высшие гармоники. Настраивая резонатор
Р2 на частоту той или иной гармоники, получают колебания умноженной частоты. Амплитуда гармоник с повышением их номера убывает
медленно. Возможно умножение частоты в 10 раз и более. Для усиления слабых сигналов в приемниках клистроны малопригодны,
так как создают большие собственные шумы. В настоящее время изготовляются главным образом пролетные
многорезонаторн-
ые клистроны, которые сложнее
двухрезонаторны-
х по устройству, но обладают некоторыми преимуществами. У
многорезонаторн-
ых клистронов первый резонатор служит входным, а последний выходным. Промежуточные резонаторы соединены только с положительным
полюсом источника питания (рис. 25.2). Под действием пульсирующего электронного потока в них возникают колебания и создается
переменное электрическое поле, которое дополнительно модулирует электронный поток и способствует группированию элект