ОПТИМИЗАЦИЯ СПИРАЛЬНЫХ ЛБВ С ОДНОСТУПЕНЧАТОЙ РЕКУПЕРАЦИЕЙ

July 6, 2012 by admin Комментировать »

Кураев А. А., Навроцкий А. А., Синицын А. К. Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники ул. П. Бровки, 6, Минск 220027, Беларусь Тел. (375-17) 239-84-98, e-mail: kuravev(8)_bsuir.unibel.bv. sinitsvn(8)_bsuir.unibel.bv

V.  Список литературы

[1]  Котт D. S., Benton R. Т., Limburg Н. С., Menninger W. L., andZhaiX. Advances in space TWT efficiencies. IEEE Trans. Electron Devices, 2001, vol. 48, № 6, pp. 174-176.

[2]  Abrams R. H., Levush S., Mondelli A. A., Parker R. K. Vacuum Electronics for the 21st Sentury. IEEE Microwave Magazine, 2001, vol. 2, № 3, pp. 61-72.

[3]  Кураев А. А., Синицын А. К. Физические закономерности оптимальных по КПД процессов взаимодействия в лампах бегущей волной 0-типа. Радиотехника и электроника, 1989, Т. 34, № 10, с. 2166-2171.

[4]  Гуринович А. Б., Кураев А. А., Синицын А. К. Возбуждение высших гармонических составляющих в нерегулярной ЛБВ-0 в полосе частот. Электромагнитные волны и электронные системы, 2000, Т. 5, № 4, с. 34-39.

[5]  Навроцкий А. А., Синицын А. К. Дисперсионные характеристики нерегулярной спиральной замедляющей системы ЛБВ-О. Радиотехника и электроника, 1995, т. 40,

№ 11, с. 1696-1702.

OPTIMIZED IRREGULAR TWT WITH ONESTAGE RECUPERATION AND EFFICIENCY OVER 80%

Kurayev A. A., Naurotski A. A., Sinitsyn A. K. Byeiarusian State University of Informatics and Radioelectronics P. Brovka str., 6, Minsk 220027, Byelarus Phone: (+375-17) 239-84-98 E-mail: kurayev&.bsuir. unibel.bv, sinitsvn(8>bsuir. unibel.bv

Abstract. With using of optimization code STOKS (Spiral TWT Optimization code of Kurayev and Sinitsyn) the variants of TWT with varying pitch of a helix and with one-stage depressed collector with overall efficiency of 86% (“transparent” TWT) and 83% (TWT with located attenuator) are found.

I.  Introduction

Efficiencies of TWR > 70% are now routine (at least at cband) [1, 2]. The results of optimization for irregular TWT with one-stage recuperation will be discussed in this paper.

II.  The model of TWT-type. Procedure of optimization

In base of the mathematical model the nonlinear theory of TWT with irregular helix [3…6] is used. In model it is taken into account the following factors: relativism; the forces of interaction of large particles, including self-action of the large particle; distributed and located losses; dielectric supports of helix; thickness of helix wire; influence of higher harmonic components of signals; the rigorous excitation equations of the irregular helical waveguide [6] are used.

The interaction efficiency is defined as

Where n number of large particles; Yo=(1-Po2)~1/2, Yr(1-Itf)~1/2. [3o=V(/c, Pi=v/c; v0, и,initial and current velocity of /-large particle; с velocity of light in vacuum; L length of the area of interaction.

The overall efficiency at one-stage recuperation is defined as  Where

I

III.  The optimal variants of TWT

The optimization of TWT is carried out at following parameters: X=6cm (f0=5GHz), /3o=0,14 (\/o=5,083kV), radius of helix a=0,22cm, radius of electron beam 6=0,18cm. Diameter of helix wire d=0,035cm. Dielectrics supports are three dielectric tubes with diameter D=0,6cm and sr =4. The current of beam l0 is restricted to 0,45A.

Variant 1. The “transparent” TWT: r|T=86%, r|e=81 %, Lo=17,6cm, /0=0,258A, Pout=1010W, gain isKy=33dB. Figure 1 ,a shows interaction efficiency r|e(7), pitch of helix h(T) (optimized), and function of bunching [3, 4] G(T), T=zlL0. Figure 1,b shows the energy distribution of large particles at the end of area interaction (z=L0, 7=1): Ai(\/). Figure 1 ,c shows bandwidth for the optimized TWT: r\j(W) and r\e{W), W=flf0.

Variant 2. TWT with local attenuator. The local attenuator (32 dB) is disposed at T = 0.54… 0,64. Parameters of this TWT variant are: r|T = 83%, r|e = 72%, L0 = 14.9 cm, l0 = 0.42 A, Pout = 1461 W, Ky = 32dB. Figure 2,a shows r\e(T), h{T), G(T) of this variant; figure 2,b shows Ai(\/); figure 2,с shows bandwidth for this variant of TWT: г|т{И/) and r\e{W), W=flf0.

The type of optimized law of winding of helix h(T) in variants 1 and 2 is fully adequate to earlier found in [1 -4] optimal law of h(T).

IV.  Conclusion

In the optimized irregular TWT with one-stage recuperation the efficiencies > 80% are achievable.

Аннотация Рассмотрены основные принципы проектирования компактных широкополосных (до 10%) многолучевых односекционных (прозрачных) ЛБВ Х-диапазона средней мощности.

I. Введение

Одной из актуальных проблем радиолокации является создание высокоэффективных компактных приборов для оконечных каскадов передатчиков. Один из вариантов такого прибора многолучевая прозрачная ЛБВ. Ее достоинства:

•      Низкие питающие напряжения;

•      Высокий КПД;

•      Компактность конструкции;

•      Многорежимность.

В настоящем докладе на примере ЛБВ Xдиапазона мощностью 500 и 1500 Вт излагаются основные принципы проектирования таких приборов.

II.   Основная часть

Первый этап предварительный выбор основных геометрических и электрических параметров прибора производится с использованием простых приближенных формул, на основе которых создана программа синтеза ЛБВ [1].

В дальнейшем эти параметры корректируются в процессе более точного расчета.

IV. Список литературы

Второй этап проектирование замедляющей системы (ЗС). Для рассматриваемого класса приборов наиболее подходящей оказалась ЗС типа цепочки связанных резонаторов (ЦСР) с втулками и двумя щелями связи на одной диафрагме (Рис. 1). Такая ЗС обладает достаточно высоким сопротивлением связи в широкой полосе и малым разбросом этого параметра между лучами многолучевого электронного потока.

Третий этап расчет пространства взаимодействия по одномерной и двумерной программе с уточнением схемы лампы. На этом этапе определяется число резонаторов ЗС и распределение шагов ЗС по ее длине.

Четвертый этап детальная проработка основных узлов прибора: электронной пушки, коллектора, магнитной фокусирующей системы, ввода-вывода энергии.

В таблице 1 приведены параметры двух ЛБВ, спроектированных по изложенной выше методике.

III.  Заключение

Разработанная методика проектирования позволит создавать высокоэффективные приборы для оконечных каскадов передатчиков РЛС различного применения.

Рис. 1. Замедляющая система Fig. 1. Slow wave system

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

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