СЛАБОРЕЗОНАНСНЫЕ ЛОВО-КЛИНОТРОНЫ МИЛЛИМЕТРОВОГО И СУБМИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНОВ

July 23, 2012 by admin Комментировать »

В.                                      Д. Ерёмка, А. Я. Белуха, Л. А. Кириченко Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова Национальной Академии наук Украины 61085, Харьков, ул. Академика Проскуры,12 Tel.: 38-0572-448-395, Fax: 38-0572-441-105 E-mail: eremka@ire.kharkov.ua

Аннотация В сообщении представлены результаты экспериментального исследования слаборезонансных ЛОВО типа кпинотрон 8-миллиметрового диапазона волн с замедляющими системами (ЗС) типа “скошенная гребенка”. Показано, что применение таких ЗС в ЛОВО-клинотроне позволяет уменьшить стартовый ток и расширить полосу электрической перестройки

I.  Введение

ЛОВО-клинотрон изобретен профессором Г. Я. Левиным в 1955 г. в Харькове в Институте радиофизики и электроники Национальной академии наук [1]. В начале 60-х годов были определены общие принципы работы ЛОВО-кпинотрона. В частности, были изучены физические процессы, происходящие при возбуждении электромагнитных колебаний в замедляющей системе типа “гребенка”, возбуждаемой “толстым” ленточным электронным пучком, который был наклонен под острым углом к рабочей поверхности гребенки с помощью постоянного магнитного поля (клинотронный режим взаимодействия в ЛОВО). В процессе экспериментальных исследований разработаны принципы конструирования клинотронов средней и большой мощности мм и субмм диапазонов. [2]. Мелкосерийное изготовление ЛОВ-клинотронов мм и субмм диапазонов реализовано в Опытном производстве ИРЭ НАН Украины. Была создана приближенная нелинейная теория клинотрона [3]. Вместе с тем, до настоящего времени не создана модель механизма, обеспечивающего полученные энергетические и частотные характеристики клинотронов.

В сообщении представлены первые результаты экспериментальных исследований новой модификации конструкции клинотрона слаборезонансного клинотрона с ЗС типа “гребенка”, у которой плоскости симметрии ламелей наклонены под углом к рабочей поверхности гребенки. Работа выполнена с целью выяснения модели эффективного электронноволнового взаимодействия в клинотроне.

II.    Основная часть

На рис.1 схематически показаны конструкции исследованных клинотронов. В одной из них ламели гребенки были наклонены в сторону катода под углом 96°15 к рабочей поверхности ЗС (рис. 1,а). В другой конструкции ЛОВО-кпинотрона ламели гребенки были наклонены в сторону коллекторного конца ЗС под углом 6°05.

Известно, что в традиционных ЛОВО мм и субмм диапазона волн область эффективного электронноволнового взаимодействия расположена на ветви первой отрицательной пространственной гармоники вида к дисперсионной характеристики ЗС [5]. В ЛОВОклинотроне эффективное взаимодействие электронного потока с полем ЗС осуществляется на первой отрицательной пространственной гармонике вида л/2.

О  том, являются ли идентичными механизмы взаимодействия первой отрицательной пространственной гармоникой л/2-вида колебаний в клинотроне [2], магнетроне поверхностной волны [5] и пениотроне [6] с электродинамической системой в виде магнетронного аолноаода, предстоит доказать с помощью математических моделей, а также экспериментально.

Рис. 1. Схема конструкции слаборезонансных клинотронов: 1электронная пушка,

2 вывод энергии, 3 -ЗС “скошенная гребенка,

4 коллектор электронов

Fig. 1. Scheme of low resonance BWO-kiynotrons:

1- electron gun; 2output microwave power;

3“beveled-type comb”; 4collector

Эксперименты на первых лабораторных макетах показали, что клинотроны со скошенными гребенками имеют полосу электрической перестройки около 1,2 % в 8-ми мм диапазоне. По сравнению с ними, резонансные ЛОВО-клинотроны с ЗС типа “прямая гребенка” той же длины в 8-ми мм диапазоне имеют полосу электрической перестройки около 0,5 %. В исследованных слаборезонансных ЛОВО-клинотронах стартовый ток был около 10 мА. В резонансных клинотронах 8-ми мм диапазона стартовый ток больше 20 мА. Измеренная выходная мощность в постоянном режиме при ускоряющем напряжении 2,9 кВ и рабочем токе 110 мА составляет 7 Вт.

III.   Заключение

В эксперименте установлено, что ЛОВОклинотроны с ЗС типа “скошенная гребенка” являются слаборезонансными лампами. Вследствие применения таких ЗС полоса электрической перестройки частоты выходного сигнала расширена. Лампы с такими ЗС могут обеспечивать получение средних уровней мощности при электрической перестройке частоты в полосе 1-2 %. Пакетированные слаборезонансные ЛОВО-клинотроны с рабочим напряжением

2-     4 кВ, рабочим током 70-150 мА и выходной мощностью 10,0 Вт 0,1 Вт в диапазоне 30-320 ГГц могут быть изготовлены по заказу потребителя.

[1]  А. с. СССР № 341113, М.кп. HOI. j:25/00. Лампа обратной волны. / Г. Я. Левин / БИ, №25, с. 201.1972.

[2] Левин Г. Я, Усиков А. Я. и др. Клинотрон. Киев:

Наукова думка. 1992. 200с.

[3] Электроника и радиофизика мм и субмм радиоволн./ Под ред. А. Я. Усикова. Киев: Наукова думка. 1986. -386 с.

[4]  Победоносцев А. С., Тагер А. С. Анализ взаимодействия электронного потока с электромагнитной волной в приближении “заданного поля”. Электроника,Вып. № 5,-

с. 15-25. 1958.

[5] Лампы обратной волны мм и субмм диапазона волн /

Под ред. Н. Д. Девяткова. М: “Радио и связь”. 1985. 135 с.

[6]  Dressman L. J. е.а. Second-harmonic fundamental mode slotted Peniotron // Proc. IVEC 2001.

LOW-RESONANCE MM AND SUBMM-WAVE BWO-KLYNOTRON

Victor D. Yeryomka, Oleksander Ya. Belukha and Lyudmyla O. Kirichenko Usikov Institute for Radiophysics and Electronics of National Academy of Sciences of Ukraine Ukraine, 61085, Kharkov, Ac. Proscura St., 12 Fax: 38-0572-441-105, Tel.: 38-0572-448-519 E-mail: eremka@ire.kharkov.ua

Abstract The results of the experimental investigations into the new modification of the BWO-klynotron i.e. a low-resonance klynotron with the “beveled-type comb” slow-wave structure in a waveguide are presented. A possibility of the electric band retuning in the low-resonance klynotron at a level of the output (in Watt units) in a continuous operating mode is demonstrated.

I.  Introduction

The present paper gives the first results of the experimental investigation into the new modification of the klynotron with a “comb-type” slow-wave structure (SWS) with the planes of symmetry lamellas that are inclined at an angle with respect to the comb’s operating surface. This work has been carried out to elucidate the model of the efficient electron-wave interaction in the klynotron.

II.             Main part. Results of Experimental studies

Fig.1 schematically depicts the design of the BWOklynotrons that have been examined.

In one of them the comb lamellas were tilted towards the cathode at an angle of 96°15’ with respect to the SWS operating surface (Fig1, a). As seen from the BWO-klynotrons design the comb lamellas were inclined towards SWS collector end at an angle of 6°05’.

In the BWO-oscillator-klynotron the efficient interaction between the electron beam and the SWS electromagnetic field

is realized on the first ж/2 -mode negative space harmonic.

The experiment suggested that the BWO-oscillator klynotrons with a SWS beveled-comb represent the low-resonance tubes. Using these SWS enables the band of the electrical frequency retuning of the output signal to the extended. The tubes with such SWS are capable of producing the average power levels at the frequency electrical retuning for the 1-2% band. The packed lowresonance BWO-oscillator-klynotron with operating voltage 2 to 4 kV, the operating current 70 to 150 mA and output power 10-0,1 W, at 30 to 320 GHz can be customized.

III.  Conclusion

The experiment involving the first original laboratory prototype indicated that the beveled-comb BWO-oscillator-klynotrons have the retuning band of1.2%.

Аннотация Высокоорбитный и низкоорбитный режимы дрейфово-орбитального взаимодействия рассматриваются для генераторов М-типа. Сравнение данных экспериментов и теоретических моделей проводится для магнетронов миллиметровых волн. Сделано заключение о вероятном механизме электронно-волнового взаимодействия в таких приборах.

I.  Введение

В настоящее время значительная часть магнетронов миллиметрового диапазона «неклассические» по своим параметрам [1, 2, 3].

Как известно, в миллиметровом диапазоне, использование анодного блока с равнорезонаторной периодической структурой на колебаниях я–вида затруднено. В процессе исследований, для преодоления этих трудностей были предложены «неклассические» режимы «слабых полей» [4-6] и «пространственных гармоник»[3]. Магнетроны первого типа используют нулевую пространственную гармонику жвида в разнорезонаторной анодной системе с периодической структурой «rising sun» [4]. Второй тип работает на (-1 )-й пространственной гармонике л/2вида колебаний. При этом периодическая структура анодной системы равнорезонаторная [3].

Оба указанных типа функционируют при магнитных полях и напряжениях, существенно более низких, чем у «классических» магнетронов. Геометрические размеры области взаимодействия больше, чем у «классики» на той же длине волны [3-6]. Факторы, вызывающие столь существенные отличия от «классических» режимов пока не находят удовлетворительного объяснения.

II.  Условия резонанса

В скрещенных полях траектория электрона в отсутствие возмущающего поля (в статическом режиме) может быть представлена как [7]:

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