Генератор дифракционного излучения

Генератор дифракционного излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ГЕНЕРАТОР ДИФРАКЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий открытый резонатор , состоящий из плоского и сфе .рического зеркал, устройство для вывода энергии, периодическую структуру , расположенную на поверхности плоского зеркала, электронно-оптическую систему с катодом и коллекто .ром, о тлич.ающий с я тем, что, с целью расширения диапазона электронной перестройки частоты, периодическая структура имеет форму радиальной решетки, ламели которой расположены вдоль радиусов, а электронно-оптическая система формирует кольцевой электронный поток, при этом катод, выполненный секционированным, и коллектор расположены вдоль радиуса решетки и обращены своими рабочими поверхностями в противоположные стороны. . 2. Генератор по п.1, отличаi ющийся тем, что ламели периодической структуры выполнены в виде W равнобедренных треугольников. с о СП сд СП

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. ц11 4. Н 01 .Х 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2975069/18-21 (22} 08.08.80 (46) 23.05.86. Вюл. Р 19 (71) Ордена Трудового Красного

Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (72) Г-.И.Ежов, Е.И.Нефедов, В.Д.Оле- нин, И.М.Российский и Н.П.Санталов (53) 621.385.6(088.8) (54)(57) 1. ГЕНЕРАТОР ДИФРАКЦИОННОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий открытый резонатор, состоящий из плоского и сфе.рического зеркал, устройство для выI вода энергии, периодическую структуру расположенную на поверхности плоского зеркала, электронно-оптическую систему с катодом и коллекто.ром, о т л и ч.а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона электронной перестройки частоты, периодическая структура имеет форму радиальной решетки, ламели которой расположены вдоль радиусов, а электронно-оптическая система формирует кольцевой электронный поток, при этом катод, выполненный секционированным, и коллектор расположены вдоль радиуса решетки и обращены своими рабочими поверхностями в противоположные стороны.

2. Генератор по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что ламели периоди

I ческой структуры выполнены в виде равнобедренных треугольников.

980555

Изобретение относится к электронике СВЧ миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов, в частности„к генераторам СВЧ е открытым резонатором.

Известен оротрон, содержащий открытый резонатор, образованный сферическим и плоским зеркалами, периодическую структуру в виде дифракционной решетки, нанесенную на плоское зеркало, коллектор, соленоид, устройство для вывода энергии. .Недостатком этого генератора является отсутствие возможности электронной подстройки излучаемой частоты.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является генератор дифракционного излучения (ГДИ), содержащий открытый резонатор, состоящий из плоского и сферического зеркал,,устройство для вывода энергии,.периодическую структуру, электронно-оптическую систему с катодом, расположенным на поверхности плоского зеркала, и коллектор.

В известном генераторе также затруднена электронная подстройка частоты.

Целью изобретения является расширение диапазона электронной перестройки частоты.

Для достижения указанной цели в генераторе дифракционного излучения, содержащем открытый резонатор, состо-, ящий из плоского и сферического зеркал, устройство для вывода энергии, периодическую структуру, расположенную на поверхности плоского зеркала, электронно-оптическую систему с катодом и коллектором, периодическая структура имеет форму радиальной решетки, ламели которой расположены вдоль радиусов, а электронно-оптическая система выполнена формирующей кольцевой электронный поток, при этом катод, выполненный секционированныи, и коллектор расположены вдоль радиуса решетки и обращены рабочими поверхностями в .противоположные стороны. !

В одном из вариантов предложенного генератора ламели периодической .структуры могут быть выполнены в ви- де равнобедренных треугольников.

На чертеже схематично изображен предложенный генератор дифракционного излучения, на фиг.2 — вид на вну треннюю поверхность плоского зеркала.

Предложенный генератор дифракционного излучения содержит сферическое зеркало 1, плоское зеркало 2, отверстие 3 для вывода энергии, периодическую структуру 4, катод 5, разделенный на секции, коллектор 6, катуш" ки 7 фокусирующего соленоида, коль10 цевой электронный поток 8. Сферическое зеркало 1 обращено вогнутой стороной к плоскому зеркалу 2 и оба они имеют общую ось вращения. На внутренней стороне плоского зеркала распо15 ложены периодическая структура 4, катод 5, коллектор 6. Катушки 7 фокусирующего соленоида расположены соосно с открытым резонатором, образованным сферическим 1 и плоским 2

20 зеркалами, и находятся в невакуумной области ГДИ.

ГДИ работает следующим образом.

Катод 5, выполненный в виде секций, испускает поток 8 электронов, который под действием магнитного поля фо кусирующего соленоида, образованного двумя катушками 7, формируется в электронный пучок. Последний, пролетая над периодической структурой 4, 30 возбуждает над ней пространственные гармоники, фазовые скорости которых меньше скорости света. При скорости электронного пучка, близкой к скорости одной из пространственных гармо35 ник происходит эффективное взаимодействие электронного гучка с Е-составляющей высокочастотного поля открытого резонатора, состоящего из сферического зеркала 1 и плоского

40 зеркала 2. При токе электронного пучка, большем его пускового значения, система резонатор — электронный пучок — периодическая структура самовозбуждается и генерирует электро45 магнитные колебания типа TENд где первый индекс указывает на отсутствие вариаций поля по координате q второй характеризует изменение поля по радиусу, а третий - изменение поля по — расстоянию между сферическим зеркалом 1 и плоским зеркалом

2, »1, Длина волн излучения оценивается следующей формулой: .

55 Р ( — — - — С06

h 5ing(Ph P <""! где p — период элементов периодичес. кой структуры, р = Р et, з 980

$=>/< — относительная скорость электронного пучка — угол между вектором скорости электронного потока V u волновым вектором пространст- венной гармоники K,,отчитываемый от направления М

П - номер пространственной гармоники,. - угол между вектором скорости 10

У электронного потока и образующей элементов периоди. ческой структуры.

Длина волны генерируемых колебаний изменяется при включении различ- 15 ных секций катода 5, так как изменяется радиус г движения электронного пучка, который связан с периодом элементов р периодической структуры соотношением 20, где сс - угол при вершине элемента периодической структуры, 25

" — радиальная длина элемента периодической структуры, 555 4

R существенно превышает максимальную ширину элемента периодической структуры.

Кроме того, в пределах каждой секции катода 5 частота дополнительно может подстраиваться за счет измене-. ния величины магнитного поля в катушках 7 фокусирующего соленоида, так как при этом изменяется траектория движения электронного пучка.

В предложенном приборе рабочая частота изменяется двумя способами: грубо за счет переключения секций катода и плавно в пределах данной секции за счет непрерывного изменения магнитного тока. Это дает возможность получить весьма широкую полосу перестройки ГДИ по сравнению с известными конструкциями.

Коэффициент полезного действия

ГДИ улучшится при выполнении элементов периодической структуры в виде щелей, расположении катода и коллектора на внешней поверхности плоского зеркала и помещении экрана между с гороной катушки соленоида, обращенной к плоскому зеркалу, и катодом.