Генератор свч колебаний

Генератор свч колебаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ГЕНЕРАТОР СВЧ КОЛЕБАНИЙ, содержащий электронно-оптическую систему формирования ленточного пучка с электронной пушкой, модулирующую систему с зазором взаимодействия и демодулирующую систему, выполненную в виде открытого резонатора , образованного вогнутым зеркалом с окном связи для вывода энергии и плоским зеркалом с дифракционной структурой , отличающийся тем, что, с целью понижения рабочего напряжения при сохранении выходных параметров, в плоскости симметрии генератора выполнена запредельная для генерирующего диапазона волн щель, при этом элементы ориентированы таким образом, что зазор взаимодействия модулирующей системы, щель и дифракционная структура распопажены вдоль плоскости симметрии ленточного пучка, а окно связи выводаэнергии расположено вне щели.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s Н .01 J 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пРи гкнт СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

k (21) 2860078/21 (22) 27.12.79 (46) 07.11.91. Бюл, N 41 (71) Институт радиофизики и электроники

Ak УССР (72) Г.А.Алексеев, А.Я,Кириченко, В.И.михайлов и А.Г.Пивоварова (53) 621.385.6(088.8)

{56) Авторское свидетельство СССР № 195557, кл. H 01 3 25/00, 1965, Поспелов Л.А., Усиков А.Я. Приборы

СВЧ с электронным гармонированным потоком, Украинский физический журнал, т, XV, ¹5, 1970, с. 766, рис. 3. (54)(57) ГЕНЕРАТОР СВЧ КОЛЕБАНИЙ, содержащий электронно-оптическую систему формирования ленточного пучка с электронИзобретение относится к злектровакуумной технике генерирования электромагнитных волн, особенно субмиллиметрового и дальнего инфракрасного диапазонов, и предназначено для использования в радиотехнических установках различного назначения, в частности в измерительной технике, спектроскопии, радиолокации, технике связи (в том числе в бортовых устройствах).

Известны генераторы СВЧ колебаний, содержащие электронную пушку, открытый резонатор, образованный вогнутым зеркалом с отверстием связи для вывода энергии и плоским зеркалом, на котором нанесена периодическая структура.

Эти приборы отличаются улучшенными спектральными характеристиками, повышенной фазовой и частотной стабильностью и широким диапазоном комбинированной пе„, 5Ц „„880157 А1 ной пушкой, модулирующую систему с зазором взаимодействия и демодулирующую систему, выполненную в виде открытого резонатора, образованного вогнутым зеркалом с окном связи для вывода энергии и плоским зеркалом с дифракционной структурой, отличающийся тем, что, с целью понижения рабочего напряжения при сохранении выходных параметров, в плоскости симметрии генератора выполнена запредельная для генерирующего диапазона волн щель, при этом элементы ориентированы таким образом, что зазор взаимодействия модулирующей системы, щель и дифракционная структура располо.жены вдоль плоскости симметрии ленточного пучка, а окно связи вывода энергии расположено вне щели.

, рестройки частоты.по сравнению с приборами, не содержащими открытого резонатора. QQ

Однако этим приборам присущ следуюQQ щий недостаток: в рабочем режиме — при синхронизме электронов с волной — ускоряющее напряжение на пушке растет с гене- (Я рируемой частотой (закон роста близок к . 4 квадратичному). Это приводит к необходимости использовать независимо от величины тока высокие напряжения, которые будут а В особенно велики в субмиллиметровом и дальнем инфракрасном диапазонах волн (напряжения порядка десятков киловольт).

В субмиллиметровом диапазоне волн (и особенно в дальней области инфракрасного диапазона) электронный пучок к тому же взаимодействует с таким полем, коТорое тем резче спадает от периодической структуры, чем выше частота, 880157

Известен также генератор,СВЧ колебаний, содержащий электронно-оптическую систему формирования ленточного пучка с электронной пушкой, модулирующую систему с зазорам взаимодействия и демодулиру ащую систему, выполненную в виде открытого резонатора, образованного вогнутым зеркалом с окном связи для вывода энергии и плоским зеркалом с дифракцион10 ной структурой. В зтам генераторе создаваемый пушкой электронный пучок группируется модулятором и, проходя между cvежными кромками вогнутого и плоского зеркал, падает на периодическую структуру.

Однако известный генератор, как все другие известные аратраны — ГДИ с наклонна падающим на периодическую структуру пучкам, предназначен для работы с мехаклинатраннам режиме (синхронизм скорости le индивидуальнага электрона наклоннсга пучка с генерируемой волной) и ему присуще высокое рабочее напряжение.

Целью изобретения является пониже- 25 ние рабочего напряжения на пушке при сохраненил выходных параметров.

Цель достигается тем, что в генераторе

СВЧ колебаний содержащем электранноаптическую систему формирования ленточ30 нога пучка с электронной пушкой, мадулиру.ащую систему с зазорам взаимодействия л демадулирующую систему, выпалненну а в виде открытого резонатора, образованного вогнутым зеркалом с окном свя «-". для вывода энергии и плоским зеркагам сд,ифракцианнай структурой, в плоскости симмстрил генератора выполнена запредельная дгя генерируемого диапазона волн щель, при этом элементы ариенти40 рован ы таклм образом, что зазор взаимаделствия мадулирующей системы, щель л,дифракцианная структура расположены вдаль плоскости симметрии ленточного пу;к-, а окно связи вывода энергии расположена вне щели.

Принципиальная схема предлагаемого генератора СВЧ колебаний представлена на ертеже.

Он содержит пушку 1, модулирующую

50 систему 2 с зазором 3 взаимодействия, вогнутое зерхало 4 открытого резонатора, щель 5 в центральной плоскости XZ вогнутого зеркала, отверстие 6 связи для вывода энергии, плоский ленточньпл электронный пучок 7, плоское зеркало 8 периодическая структура 9, X,Z — координатные оси соответственна па нормали к плоскому зеркалу и вдаль периодической структуры, ф "угол наклона пучка к оси Х. низмам возбуждения отрывающихся волн в 20

Выходящий из пушки 1 ленточный электронный пучок 7, расположенный в центральной плоскости XZ, модулируется по скорости модулирующей системой 2 и через ее зазор 3 и щель 5 в плоскости XZ вогнутого зеркала 4 падает в сгруппированном состоянии на периодическую структуру 9, выполненную в центральной части плоского зеркала 8. При этом периодически следующие друг за другом нитевидные сгустки электронов наклонены под углом р к оси Х, Точка пересечения огибающей очередного сгустка, т,е. очередной зарядной нити (или точка пересечения максимума плотности заряда), с периодической структурой 9 движется вдоль последней со скоростью Vn, возбуждая поверхностную гармонику отрывающейся волны периодической структуры

9, движущиеся тоже со скоростью Vn. При межзеркальном расстоянии, соответствующем резонансу открытого резонатора на частоте отрывающихся волн. из отрывающихся волн периодической структуры 9 формируется каустика с повышенной плотностью энергии.

Энергия генерируемых колебаний выводится через отверстие 6 связи, расположенное в вогнутом зеркале 4 вне щели 5.

Скорость V тачки пересечения сгустка заряда с плоскостью периодической структуры 9, движущейся вдоль периодической структуры 9, превышает скорость V< индивидуального электрона в соответствии с равенством

Vn 1

V+ sing

Например, при угле наклона р< 0,3, зто соответствует понижению напряжения генерации более чем на порядок, при р 0,1 — на два порядка по сравнению с режимом. генерирования прототипа. в котором синхронизм соответствует равенству скоростей индивидуальных электронов и пространственной гармоники и на которых рассчитана конструкция прототипа и других известных оротронав — ГДИ. Использование указанных новых конструктивных элементов выгодно отличает предлагаемый генератор

СВЧ колебаний от.прототипа, так как указанная его низковольтность, принципиально недостижимая в известных вакуумных генераторах СВЧ, особенно в субмиллиметровом диапазоне и дальнем инфракрасном диапазоне, понижает требования к электропрочнасти элементов, облегчая и удешевляя конструкцию, и позволяет применять низковольтные источники питания (например, аккумуляторы); Кроме того, в известных генераторах СВЧ типа аротрана — ГДИ из

8.80157

Составитель H.Ïoçäíÿêîâà

Техред M.Mîðråíòàë Корректор(И.МускаРедактор О.Юркова

Заказ 4636 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 геометрических соображений эффективно участвующая в генерировании полезного сигнала ширина пучка значительно меньше ширины каустики, в то время как в предлагаемом устройстве она равна ей. Это повышает эффективность генератора. К тому же возбуждение на основе известных вакуумных генераторов СВЧ колебаний в субмиллиметровом и дальнем инфракрасном диапазонах затруднено повышенными требованиями к фокусировке пучка, так как в этом случае необходимо пропускать высоковольтный пучок электронов вдоль системы в области взаимодействия порядка замедлен5 ной длины волны вблизи элементов структуры, которые сами порядка замедленной длины волны. В предлагаемом генераторе

СВЧ колебаний эта трудность устранена, так как имеет место падение низковольтных

10 электронов на систему.