ДВУМЕРНЫЕ ЭФФЕКТЫ В ЧЕРЕПКОВСКИХ ГЕНЕРАТОРАХ НА ГОФРИРОВАННОМ ВОЛНОВОДЕ

February 6, 2013 by admin Комментировать »

А. А. Кураев, И. В. Лущицкая, А. К. Синицын Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники ул. П. Бровки, 6, г. Минск, 220027, Беларусь Тел. (375-17) 239-84-98, е-таИ: kurayev@bsuir.unibel.by, sinitsyn@bsuirunibel.by

Аннотация – На основе двумерной теории возбуждения нерегулярного волновода исследовано влияние величины фокусирующего магнитного поля на эффективность черепковского генератора. Обнаружена область значений магнитного поля при которых наблюдается срыв генерации вследствие выполнения условия гирорезонанса с одной из пространственных гармоник возбуждаемого ВЧ поля .

I.                                           Введение

Рис. 1 Fig. 1

в черенковских генераторах реализуется комбинированный ЛБВ-ЛОВ-О механизм взаимодействия прямолинейного релятивистского электронного потока с возбуждаемым ВЧ-электромагнитным полем. Для обеспечения прямолинейности пучка используется фокусирующее продольное магнитное поле. В работе [1] было показано, что при выборе величины магнитного поля в ЛБВ-О с коаксиальной замедляющей системой следует учитывать возможность эффекта гирорезонансного взаимодействия с одной из пространственных гармоник ВЧ-поля, приводящего к поперечной раскачке электронного потока и срыву генерации. В настоящем докладе на основе двухмерной теории [2] показано, что в черенковских генераторах с замедляющей системой в виде отрезка полого гофрированного волновода как при реализации ЛОВ-О так и ЛБВ-О механизмов взаимодействия [3] имеется область значений величины магнитного поля при которых наблюдается срыв генерации.

II.                        Результаты расчетов

Для анализа влияния двухмерных эффектов были выполнены расчеты зависимости эффективности полученных ранее [2, 3] оптимизированных вариантов черенковских генераторов от величины фокусирующего магнитного поля. Ниже приняты обозначения и безразмерные параметры, введенные в [2,3]. Приведем здесь результаты по двум характерным вариантам генераторов с периодическим гофром, для которого возможно оценить дисперсионные характеристики.

Вариант 1 (Рис.1): Внутренний радиус волновода

йо = 3,49; гофрированный участок имеет Πν=7 гофров высотой h, =1,48 и периодом di,=2,14; ширина, высота модулирующей канавки и ее расстояние от начала гребенки А; =1,83, Li=3,27, Цу=2,75] ток пучка Iq = 5\3A, его относительная скорость и радиус

=0,7 , Го = 3 ; относительная величина магнитного поля Fg=1.5: достигнутый КПД составил 26%.

Как показал расчет дисперсии, в периодическом участке волновода на основной частоте фазовые скорости нулевой и минус первой гармоник принимают значения /??=0,94, /?^’=-0,53 и реализуется ЛОВ-О механизм. При Fq=2,4 выполняется условие гирорезонанса Ρ^ = γ{\ + β^βΙ) с основной пространственной гармоникой, при Fo=3.1 с обратной.

Вариант 2 (Рис.2): Ъ^=(>, и^=22, /г^= 1,419, dv=^’, параметры двух модулирующих канавок Li=11,67, Li2=4,71, /-2=1,617, Л,.2=3,8; /q =896,57, /?д=0^74, гд=5. Реализуется ЛБВ-О механизм и генерация на отраженной волне. При Fo=2.45 выполняется условие гирорезонанса с основной пространственной гармоникой. Достигнутый КПД составил 22%.

На Рис. 1,2а изображены: кривая 1 – профиль нерегулярного волновода b(z), кривые 2 – сечение электронного пучка, кривая 3 – функция группировки, кривые 4,5 – волновой и электронный КПД. Рисс. 1,26 иллюстрируют поперечные траектории электронов в пучке. При приближении к области резонанса амплитуды колебаний электронов возрастают и они осаждаются на стенку волновода. Зависимости КПД от нормированной величины продольного фокусирующего магнитного поля представлены на рис.1, 2в.

III.                                   Заключение

в результате выполненных расчетов найдены области значений величины сопровождающего магнитного поля благоприятные для реализации рассмотренных вариантов черепковского генератора. При малых значениях Fq<0,7 срыв генерации

объясняется недостаточным фокусирующим действием магнитного поля. В диапазоне

7<Fo<l,5 наблюдается эффективная генерация сигнала при черепковском взаимодействии электронов с электромагнитной волной. В области значений 1.5<Fo<3.5 имеется срыв генерации, который объясняется тем, что в этой области создаются благоприятные условия гирорезонансного взаимодействия с одной из пространственных гармоник.  _

VI.                            Список литературы

[1]    .       Кураев А. А., Навроцкий А. А., Синицын А. К., Двумерные эффекты в ЛБВ-0 на коаксиальном гофрированном волноводе //11-я международная конференция «СВЧ техника и телекоммуникационные технологии», труды конференции КрыМиКо-2001, 10-14 сентября,

г. Севастополь, Крым, Украина, с.175-176.

[2]    .       Батура М. П., Кураев А. А., Синицын А. К. Оптимзация релятивистских ЛЕВ и ЛОВ на основе двухмерной теории.// 15 международная конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 12-16 сентября 2005, Севастополь, Крым, Украина, с. 231-233.

[3]   . Батура М. П., Кураев А. А., Синицын А. К. Моделирование и оптимизация мощных электронных приборов. // Минск, ВГУИР, 2006.

TWO-DIMENSIONAL EFFECTS IN CHERENKOV OSCILLATORS BASED ON CORRUGATED WAVEGUIDES

Kurayev A. A., Lushchytskaya I. V., Sinitsyn A. K. Belarusian State University of informatics and Radio Electronics

6                  P. Brovi<a Str, Minsi<. 220027, Belarus

Abstract – The influence of focusing magnetic field values on the Cherenkov oscillator efficiency has been investigated on the basis of the irregular waveguide two-dimensional excitation theory. A range of magnetic field values has been discovered where failure of oscillations is observed due to the fulfillment of a gyroresonance condition at one of spatial harmonics of the excited microwave field.

I.                                         Introduction

In Cherenkov oscillators a combined TWT-BWO-0 mechanism of a rectilinear relativistic electron beam interaction with an excited microwave electromagnetic field is implemented. To ensure the linearity of beams, a focusing longitudinal magnetic field is used. It has been shown in [1] that when selecting the value of a magnetic field in TWT-Os with coaxial slow-wave systems due regard should be given to potential gyroresonance interaction with one of microwave field spatial harmonics resulting in transverse excitation of electron beams and oscillation failure. The present report demonstrates on the basis of the two-dimensional theory [2] that in Cherenkov oscillators using slow-wave systems in the form of a hollow corrugated waveguide a range of magnetic field values exists where failure of oscillations is observed both for the BWO-0 and the TWT-0 interaction mechanisms [3].

II.                            Results of calculations

Results for two versions of oscillators with periodic corrugation are presented: Version 1 (Fig.1) where the BWO-0 mechanism is implemented, and Version 2 (Fig. 2) where the TWT-0 mechanism is implemented.

Fig. la and Fig. 2a show the following: curve 1 – irregular waveguide profile b (z), curves 2 – electron beam cross-section, curve 3 – bunching function, curve 4 and 5 – wave and electron efficiency. Fig. 16 and Fig. 26 illustrate transverse electron trajectories in beams. Closer to a resonance area the amplitude of electron fluctuations increases, and electrons are deposited on waveguide walls. Dependences of efficiencies on the normalized value of the longitudinal focusing magnetic field are shown in Fig.1 в and Fig. 2b.

III.                                       Conclusion

Our calculations have resulted in the discovery of the range of values for focusing magnetic fields favorable for the implementation of the selected Cherenkov oscillator versions. At smaller values Fq <0,7 , the failure of oscillation is due to insufficient focusing action of the magnetic field. In the 0,7 <Fq< 1,5 range, efficient oscillation is observed during the Cherenkov interaction of electrons with electromagnetic waves. In the 1.5 <Fq <3.5 range, a failure of oscillation is observed

due to the emergence of favorable conditions for gyroresonance interaction with one of spatial harmonics.

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