МИКРОВОЛНОВЫЙ ГЕНЕРАТОР НА ГОФРИРОВАННОМ РЕЗОНАТОРЕ

January 30, 2013 by admin Комментировать »

Колосов с. В., Кураев А. А., Лавренов А. А.

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники ул. П. Бровки, 6, Минск, 220027, Беларусь Тел. (375-17) 239-89-95, e-mail: kolosov@bsuir.unibel.by

Аннотация – В докладе приводятся результаты исследования микроволнового генератора с прямолинейным на входе электронным пучком и гофрированным резонатором. Такой гиротон может обеспечить преобразования энергии электронного потока в энергию электромагнитной волны с КПД 81 %.

I. Введение

Основы нелинейного излучения и преобразования дрейфовой энергии релятивистского электронного потока в мощную вращающуюся электромагнитную волну приведены в [1]. Использование вращающихся волн привело к созданию сначала гироконов, а затем магниконов [2]. Принцип работы гиротона бегущей волны изложен в [3, 4]. В таких приборах отсутствует пространственная группировка электронного потока. В прибор входит прямолинейный электронный поток, который во вращающейся волне получает круговую развертку и фазы электронных траекторий конгруэнтны.

В работе [4] был исследован только режим бегущих волн в двух волновом приближении. В данной работе мы привели результаты более детального исследования гиротона на гофтированном резонаторе [7].

Уравнения описывающие процессы взаимодействия электронного потока с электромагнитными волнами в нерегулярном волноводе приведены в [5]. Для решения возникающей при этом краевой задачи был использован метод блочной матричной прогонки.

II. Результаты вычислений

Схема устройства горотона приведена на рис.1. В отличии от гиротона из [4], где распространялись две волны TMii и TEii, в данном случае на выходе прибора растпостраняется только одна волна ТЕц, все остальные волны являются закритическими. Амплитуда гофра резонатора была выбрана так, что внутри полостей гофра резонировала волна ТМц, которая и определяла эффективность работы прибора.

Рис. 1.1- профиль резонатора, 2 – электронный поток.

Fig. 1.1- Resonator profile, 2- electron flow

Параметры электронного потока и геометрические размеры резонаторы были следующими: ускоряющее напряжение – Vo=445Kb, ток – 1о=7А, длина –       Ι=ί2π/λο=25, внутренний радиус

гофрированного волновода 9ι=Γι·2π/λο=2.92, амплитуда гофра –             92=Γ2·2π/λο=2.047, радиус

выходного волновода – дз=1.91, число ребер гофра – п=14, значение магнитостатического поля

Распределения амплитуд электромагнитных полей вдоль оси резонатора приведены на рис.2.

Fig. 2. 1 – wave amplitudes, 2 – efficiency, 3 – resonator profile g = r/ Aq

КПД такого гиротона достигает 81 %. На рисунке можно выделить 5 групп сдвоенных резонансов, в которых наибольшую амплитуду имеет волна ТМц. Бегущая вправо составляющая этой стоячей волны играет основную роль в достижении такого высокого КПД гиротона на гофрированном резонаторе.

Электродинамическая добротность такого гофрированного резонатора достигает значения 5250, что позволяет уменьшить рабочий ток до 7 ампер. В тоже время диаметр электронного потока на входе может достигать D<1. Более широкий поток уже будет приводить к токооседанию на выходном сужении резонатора. Было проведено изучение частотных характеристик этого гофрированного резонатора в более широкой полосе частот до 10%. Частотная характеристика такого резонатора для суммы квадратов амплитуд волн с постоянным хначением входной волны ТЕц показана на рис.З.

Рис. 3.

Fig. 3.

Как следует из рис. 3, все резонансы имеют существенно меньшую добротность по сравнению с основным резонансом и поэтому их влияние на электронный поток никак не сказывается на процессы, происходящие на основном резонансе.

Рис. 2. 1 – амплитуды волн, 2 – КПД, 3 – профиль резонатора g = г/Aq.

Влияние полей пространственного заряда в гиротонах незначительно, т. к. в таких приборах не происходит пространственная группировка электронного потока [6]. В расчетах учитывалось влияние 32 волн с азимутальным индексом 1.

III.                                  Заключение

Гиротон на гофрированном резонаторе может обеспечивать электронный КПД до 81 %. Применение гофрированного резонатора позволяет существенно уменьшить рабочий ток электронного потока и в выходном волноводе распространяется только одна волна – ТЕц.

IV.                           Список литературы

[1] Колосов С. В., Кураев А. А. Нелинейное излучение и преобразование дрейфовой энергии релятивистского электронного потока в мощных вращающихся электромагнитных полях // Радиотехника и электроника, М. 1973, т.18, № 12, с.2558-2566.

[2] КагНпег М. М. et al., The magnicon – an advanced version of the gyrocon if Nucl. Physics and Methods in Physics Res. Sec. A, 1988, v.269, issue 3, p.459-473.

[3] Kurayev A. A., Sinitsyn A. K, Slepyan A. Ya., Gyroton // Int.

J. Electronics, 1996, v.80. No.4, p.603-610.

[4] Kolosov S. V., Kurayev A. A., Lavrenov A. A., Traveling wave gyroton with double mode operations if IVEC-2002, p.115-116.

[5] Колосов С. В., Кураев А. А. Нелинейная теория гиротронов с нерегулярными электродинамическими системами // Электромагнитные волны и электродинамические системы, М., 1998, т.З, № 1, с.35-44.

[6] Kolosov S. V., Kurayev А. А., Lavrenov А. А. Influence of the space charge fields in traveling wave gyrotons// CriMiCo- 2004, p.608-609.

21       Kolosov S. V., Kurayev A. A, Lavrenov A. A. Gyroton on goffered cavity// IVEC-2005, Netherland, Noordwijk, 19April, p.269-270.

MICROWAVE SOURCE WITH CORRUGATED CAVITY

Kolosov S. V., Kurayev A. A., Lavrenov A. A.

Byelarusian State University of Informatics and Radioeiectronics P. Brovka str, 6, Minsk, 220027, Byeiarus Ph.: +375-17 239-84-98 e-mail: Kolosov@bsuirunibel.by

Abstract – The results of investigation of microwave generator with the corrugated cavity are presented. Gyroton on the corrugated resonator makes it possible to achieve 81 % efficiency.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

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