СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ РЕЗОНАТОРОВ ГИРОТРОНОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АППАРАТА Т-ФУНКЦИЙ

May 5, 2012 by admin Комментировать »

Кураев А. А., Лущицкая И. В., Попкова Т. Л., Яроменок С. И. Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники ул. П.Бровки, 6, Минск 220027, Беларусь Тел. (375-17)239-84-98, e-mail: kurayev@bsuir.unibel.by

Аннотация — на основе аппарата Т-функций и предложенной ранее методики точного многомодового расчета нерегулярных волноводов проведен синтез профилей резонаторов гиротронов на модах Нш , реализующих оптимальное распределение поля двух типов: унимодальное и многоэкстремальное (каскадный резонатор). Установлено точное соответствие расчетных и опубликованных экспериментальных данных.

I.  Введение

Как показано в работе [1], оптимизация распределения поля в резонаторах гиротронов и гиро- кпистронов позволяет повысить их КПД более чем в два раза, что весьма существенно для таких мощных приборов, какими являются гиротроны и гиро- кпистроны. Однако для синтеза профиля резонатора, в котором реализуется близкое к оптимальному распределение поля, необходимо строгое решение двухточечной краевой задачи для отрезка нерегулярного волновода, образующего открытый резонатор гиротрона. Математический аппарат для реализации такого решения на базе Т-функций развит в

[2]    . В той же статье [2] приведена и математическая модель для указанного резонатора в многомодовом режиме для волн Нш. В данной работе с использованием методов и моделей из статьи [2] осуществлен синтез профилей резонаторов гиротронов с двумя типами распределения полей, близких к оптимальным, а также выполнено сопоставление полученных результатов с экспериментальными данными, приведенными в статье [3].

II.    Резонатор с унимодальным распределением поля

Оптимальные унимодальные распределения поля в гиротронах и гирокпистронах с взаимодействием на первой гармонике циклотронной частоты (рабочая мода Ho-i) и на второй гармонике (рабочая мода Ног) получены в работе [1]. В работе [3] осуществлен (аналитически и экспериментально) синтез профиля резонаторов, в которых реализуются близкие к найденным в [1] распределения поля. Анализ этих распределений в резонаторах с найденными в [3] профилями был осуществлен на базе математических методов, развитых в [2].

Профиль резонатора в [3] задавался следующим образом:

Здесь Ь(Т)- функциональная зависимость радиуса трубы резонатора от продольной нормированной

координаты

Puc. 2. Распределения поля AX(T): а -в одномодовом приближении, б-с учетом

н02, ню, Я04 волн.

Fig. 2. Ai(T) field distribution: a-a single-mode approximation, b – with regard to the Я02, Я03, Я04 modes

SYNTHESIS OF OPTIMAL GYROTRON RESONATOR PROFILES WITH THE USE OF T-FUNCTIONS APPARATUS

Kurayev A. A., Lushchytskaya I. V.,

Popkova T. L., YaromenokS. I.

Belarussian State University of Informatics and Radio Electronics

6                P. Brovki St., Minsk – 220013, Belarus phone: +375 (17) 2398498 e-mail: kurayev@bsuir. unibel. by

Abstract — The synthesis of gyrotron resonator structures operating in H0, modes is presented on the basis of the T-functions theory and the technique for exact multimode calculations of irregular waveguides. These structures provide optimal distribution for two types of fields: unimodal and multiextreme (multistage resonator). Exact conformity between calculated and published experimental data has been established.

I. Introduction

As shown in [1], optimization of field distribution in gyrotron and gyroklystron resonators allows for their efficiency to be more than doubled, which is critical for these high-power devices. This report presents a mathematical apparatus for implementing this solution on the basis of T-functions, as well as a mathematical model for the above resonators in a multimode regime for H0, modes.

II.    Resonator with a unimodal field distribution

The structure of the resonator in [3] was set by (1). In Fig. 1 the structure of the resonator g(T) from [3] is represented. In Fig. 1 b is a relative distribution of the resonator azimuthal electric field density component Al(T)=E^1(T)/LX calculated according to [2]. This distribution precisely coincides with the measured field distribution in the experimental resonator [3] having the structure shown in Fig. 1a. It also conforms with an analytically calculated distribution for a single-mode approximation in [3]. The general solution analysis has shown the contribution of higher modes into shaping the resonator field to be negligible.

III. Multistage resonator

In Fig. 2 the distribution of an Ai(T) field in the resonator calculated using a single-mode approximation (only the Hm mode was taken into account) is given. In Fig. 2b the precisely calculated field distribution (for the right-hand section of the resonator) with the allowance made for H02, H03, and H04 modes (amplitudes A2, A3, A4) is shown.

IV. Conclusion

The available data has shown high efficiency of the mathematical apparatus presented in [2] for handling the problems of resonator profile synthesis where a preset distribution of the electromagnetic field is implemented.

V.    Список литературы

0.    Kolosov S. V. and Kurayev A. A. Comparative analysis of the interaction at the first and second harmonics of the cyclotron frequency in gyroresonance devices. RadioEngng. Electron. Phys., 19, 1974, 65-73.

1.    Кураев А. А., Лущицкая И. В., Попкова Т. Л., Яроме-

нок С. И. Оптимизация профиля волновода трансформатора мод с использованием аппарата Т-функций. Доклады БГУИР. Том 1, № 4, 2003, с. 58-61.

2.    Barroso J. J., Montes A and Ludwig G. О. RF field profiles in weakly irregular open resonators. Int. J. Electronics, 1986, vol. 61, no. 6, 771-794.

3.    Кураев А. А. Теория и оптимизация электронных приборов СВЧ. Мн.: Наука и техника, 1979, 336.

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