НЕЛИНЕЙНЫЕ РЕЖИМЫ В КОАКСИАЛЬНОЙ ГИРО-ЛОВ

May 7, 2012 by admin Комментировать »

Бородкин А. В., Онищенко И. Н., Сотников Г. В., Хоружий В. М. ННЦ «Харьковский физико-технический институт» ул. Академическая, 1, Харьков 61108, Украина Тел.: (0572) 356623

Линеаризуя систему уравнений (1)-(5) и учитывая граничные условия (6) получаем зависимость стартового тока Ist от длины системы/, (рис.1). Численные расчеты производились для параметров: частота генерации f=10 ГГц, внутренний радиус коаксиального волновода гиро-ЛОВ Ь=3см, внешний радиус а=5см, энергия инжекции полого пучка электронов <?=25.55КэВ (у=1 ■ 05), внутренний радиус пучка Я?ь/ = 3.98 см, внешний радиус Я?ье = 4.02 см, Ри010=/\ и

постоянное магнитное поле Но = 4.3кЭ. С увеличением длины гиро-ЛОВ от 30см до 100см стартовый ток уменьшается от 1Л = 0.08М до Ist = 0.005кА .

Исследование нелинейных режимов генерации гиро-ЛОВ производилось для длины генератора Ь = 60ст. Полученные результаты показывают, что на большом интервале изменения тока инжекции /,,</< 0.8КА наблюдается устойчивый стационарный режим генерации (рис.2. 1 = 0,07КА). При дальнейшем увеличении тока инжекции происходит автомодуляция выходного сигнала (рис.2, /Ь = 0,85М),

а затем его стохастизация (рис.З, 1Ь = 1,25кА ).

Puc. 1. Зависимость стартового тока Ist от длины волновода L.

Fig. 1. Starting current Isl versus waveguide length L

Puc. 2. Зависимость амплитуды ВЧ-поля Cv от времени т при 1Ъ =0.07кА и 1Ъ =0.85кА.

Fig. 2. Dependence amplitude С9 from time r under injection beam Ib =0.07kA and Ib =0.85kA

Puc. 3. Зависимость амплитуды ВЧ-поля С9 от времени т при токе инжекции 1Ъ =1.25кА.

Fig. 3 – Amplitude С9 versus time т for Ib=1.25kA

III.  Заключение

Представленные в работе результаты позволяют определить необходимые параметры гиро-ЛОВ (ток пучка, длина системы) для получения требуемых режимов генерации(стационарный, автомодуляцион- ный и стохастический режимы).

[1]  Гинзбург Н. С., Зарницына Н. Г., Нусинович Г. С. К теории релятивистского мазера на циклотронном авторезонансе с встречной волной. Радиотехника и электроника, т.24, вып.6, 1979, стр. 1146-1152.

[2]  Ganguly, А. К. and Ahn, S. Nonlinear analysis of the gyro- BWO in three dimensions, Intl. J. of Electronics 67, No.2, pp. 261 -276, (1989).

[3]  V. E. Zapevalov, V. I. Khizhnyak, M. A. Moiseev,

A. V. Pavelyev, N. I. Zavolsky. Advantages of coaxial cavity gyrotrons.. Proceeddings of the V International Workshop «Strong Microwaves in Plasmas», v.1, pp.111-115, Nizhny Novgorod, Russia, August 1-9, 2002.

NONLINEAR REGIMES OF COAXIAL GYRO-BWO

Borodkin A. V., Onishchenko I. N.,

SotnikovG. V., Khoruzhiy V. M.

Kharkov Institute of Physics and Technology,

1,     Akademicheskaya str., Kharkov 61108 Ukraine phone: (0572) 356623

Abstract – Nonlinear generation regimes of coaxial gyro- BWO were investigated.

I.  Introduction

Gyro-BWO is the high-power UHF-generator of microwave region in which interaction of an electron beam with a backward wave excited in a waveguide on normal effect of Doppler is used. Investigations of a nonlinear mode of UHF generation of gyro-BWO for the circular guide presented in [1, 2].

In this work coaxial gyro-BWO the generator is studied. The choice of the coaxial waveguide is bound by that the space charge limiting current is higher in comparison with other types of waveguides. Besides numerical and experimental researches for the coaxial gyrotrons [3], showing an additional opportunity of efficiency magnifications, recently have appeared.

II.  Main part

Let’s consider the coaxial waveguide, formed two coaxial cylinders of length L and in radiuses a and b (a>b). At input z=0 the tubular electron monochromatic beam with an initial distribution function /„ = nb8{p\ – p210)S(pu – pm)/x , where пь is electron beam density, p10,p]f> are an initial cross and longitudinal impulses. The system is immersed in constant longitudinal magnetic field H0. The most effective interaction of an electron beam with an eigen mode of a waveguide occurs, when the electron beam is under cyclotron resonance a>-k^ -nQ.Hlj.

For the description of the given interaction of an electron beam with a backward wave TE0i of the coaxial waveguide, we shall use Maxwell equations for nonzero components of electromagnetic field Ev Hr, Hz and motion equations of beam particles in Lagrange form. We shall make suggestions: change of amplitude ВЧ of a field on distances about a wave length is small, slow change of amplitude ВЧ of a field in time; the electron beam does not change the radial by structure of HF field. In result we shall receive the system of the nonlinear equations (1- 5). Boundary and initial conditions look like (6).

Numerical calculations were yielded at the following parameters: frequency f=10 GHz, inner and outer radiuses of the coaxial waveguide are 3 cm and 5 cm, energy of beam is 25.55 keV, inner and outer beam radius are 3.98 cm and 4.02 cm,/f|0/P±0 =1.

The results of numerical modeling of equations (1) – (5) are presented on Fig. 1 – Fig. 3.

III. Conclusion

The presented results allow determining necessary parameters of gyro-BWO (beam current, system length) for reception of required modes of generation (stationary, self-modulation and stochastic modes).

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты