Минитрон

Минитро́н (лат. minimus — наименьший и … трон) — вакуумный электронный прибор для генерации СВЧ-колебаний, разновидность отражательного клистрона^[1].

Минитрон представляет собой сверхминиатюрный клистрон. К концу 1980-х годов группой сотрудников во главе с М. Б. Голантом были разработаны конструкции отражательных клистронов, по размерам не уступающим твердотельным СВЧ-генераторам, а по своим характеристикам, например, выходной мощности, величине рабочего напряжения и устойчивости к воздействию окружающей среды значительно превосходят их. По занимаемому объёму минитроны меньше клистронов на 2—3 порядка. Полученные образцы обладают плавной механической перестройкой частоты в пределах более 6 % и электронную перестройку в пределах 2,5 %^[2].

Минитрон состоит из катода, миниатюрного резонатора с зазором, ограниченным сетками и отражательным электродом. Зазор обладает большой электрической ёмкостью, вследствие чего достигаются крайне малые размеры устройства. Линейные размеры резонатора примерно на порядок меньше длины волны генерируемых СВЧ-колебаний, а конструкция, в которой катор расположен под сеткой, сокращает длину электронного луча и увеличивает плотность тока и величину рабочего тока минитрона. Это позволяет использовать меньшие рабочие напряжения и увеличить стабильность работы минитрона по сравнению с обычными клистронами.

Рабочие напряжения: ${\displaystyle U_{r}=60...85}$ В, токи ${\displaystyle I_{k}<150}$ мА.

Масса минитрона: 5 грамм.

Масса перестраивающего устройства: 1 грамм.

Рабочий диапазон температур: от ${\displaystyle -60}$ до ${\displaystyle \pm 85^{\circ }}$C.

ТКЧ: ${\displaystyle \sim \pm 1}$ МГц/${\displaystyle ^{\circ }}$C.

Минитроны могут подключаться к цепям с любым СВЧ-трактом, полосковыми линиями, П-образным и прямоугольным волноводам через переходный трансформатор. Минитроны могут быть разработаны для любого диапазона сантиметровых волн с выходной мощностью в несколько десятков милливатт. Минитроны отличаются высокой стабильностью и низким уровнем шума^[3]. Применяются в радиосвязи, измерительных радиолокационных устройствах и используются как гетеродины и генераторы.

На рисунке 1 показана упрощённая схема отражательного клистрона. Здесь 1 — электронная пушка (накал), 2 — катод, 3 — тороидальный резонатор, 4 — вывод СВЧ-энергии, 5 — сетки резонатора, 6 — отражатель, ${\displaystyle U_{p}}$ — напряжение на резонаторе, ${\displaystyle U_{otr}}$ — напряжение на отражателе.

На рисунке 2 показан внешний вид миниатюрного отражательного клистрона, изготовленного в СССР, 1960—1970-е годы.