Пассивные резонансные компрессоры микроволновых импульсов

• Автор: Данилов, Юрий Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 143 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
Глава 1. Теория компрессии микроволновых импульсов в безотражательных резонансных системах.
1.1. Принципы пассивной компрессии.
1.1.1. Временной подход к описанию компрессии.
1.1.2. Спектральный подход к описанию компрессии.
1.2. Критерии компрессии.
1.3. Деформация импульса при отражении от резонатора.
1.3.1. Отражение не модулированного по фазе импульса.
1.3.2. Компрессия импульса со скачком фазы на 180° (компрессор типа SLED).
1.4. Безотражательные резонансные системы.
1.5. Оптимизация компрессора в виде безотражательного
резонатора.
1.5.1. Уравнение преобразования импульса.
1.5.2. Компрессия прямоугольного импульса
с квадратичной модуляцией фазы.
1.5.3. Компрессия гауссова импульса с квадратичной модуляцией фазы.
1.6. Оптимизация компрессора в виде цепочки
безотражательных резонаторов.
1.6.1. Уравнения преобразования импульса.
1.6.2. Компрессия прямоугольного импульса
с квадратичной модуляцией фазы.
1.6.3. Компрессия гауссова импульса
с квадратичной модуляцией фазы.

Приложение 1. Влияние потерь на работу компрессора типа SLED. Глава 2. Электродинамическая теория безотражательных резонаторов.
2.1. Закрытый цилиндрический резонатор с поляризационной развязкой.
2.2. Открытый бочкообразный резонатор, связанный с волноводом посредством перфорации в общей стенке.
2.3. Открытый бочкообразный резонатор, возбуждаемый волноводной модой посредством винтовой гофрировки стенки.
2.4. Квазиоптический резонатор, возбуждаемый волновым потоком посредством гофрирования одного из зеркал.
Приложение 2. Дипольная связь электродинамических подсистем.
Глава 3. Экспериментальное исследование компрессоров.
3.1. Компрессор на основе открытого бочкообразного резонатора с винтовой гофрировкой стенки.
3.2. Компрессор на основе квазиоптического резонатора с гофрированным зеркалом.
Заключение.
Список литературы.
Список публикаций автора по теме диссертации.

ВВЕДЕНИЕ
При разработке линейных ускорителей следующего поколения (с энергиями заряженных частиц в несколько ТэВ) одной из главных проблем является создание импульсного микроволнового источника, сочетающего достаточную мощность с приемлемой стоимостью [1-3]. Удешевить микроволновый источник позволяет компрессия импульса перед его вводом в ускорительную структуру [1,4,5]. Для этого, в частности, может быть использована деформация модулированного по фазе импульса при его прохождении через диспергирующую среду - так называемая пассивная компрессия.
Поскольку ускорительные структуры принято запитывать достаточно длительными импульсами, обладающими относительно узким спектром, пассивный компрессор может быть компактным лишь при условии, что он обладает резонансными свойствами. Хорошо известным примером может служить работающий на несущей частоте 2.86 ГГц компрессор SLED (SLAC Energy Doubler) [6-8], представляющий собой безотражательную комбинацию двух идентичных закрытых резонаторов и трёхдецибельного направленного ответвителя. Применение этого компрессора позволило увеличить энергию ускоренных электронов на Стэнфордском линейном ускорителе на 70% [9].
В большинстве будущих линейных электронных (и позитронных) ускорителей планируется использование более высоких несущих частот, чем в существующих ускорителях. В США и Японии проектируются ускорители с несущей частотой 11.4 ГГц. Более того, в США и Европе ведутся работы, направленные на создание ускорителей с несущими частотами 30 и более ГГц. На этих частотах, принадлежащих диапазонам сантиметровых и миллиметровых волн, компрессоры в виде масштабной модели SLED были бы неуместно компактными и - на проектных уровнях
Низкая электропрочность малых отверстий связи ограничивает энергетические параметры компрессора УРМ. Простейшей из возможных его модификаций является резонатор, изображённый на рис.1.12 [13]. Вращающаяся резонансная мода возбуждается подобной ей модой, вращается вокруг коаксиального стержня и излучается в линию передачи, которая идентична входной и отделена от неё радиальной перегородкой между внешней стенкой резонатора и коаксиальным стержнем.
Рис.1.12. Безотражательный открытый бочкообразный резонатор с разделёнными системами ввода и вывода.
Более электропрочным элементом связи, чем отверстия любых размеров, является гофрированная поверхность. Примером системы с таким элементом связи является изображённая на рис. 1.13 осесимметричная структура, состоящая из секций разного диаметра, соединённых плавными переходами [1а]. Резонатор представляет собой слегка расширенную среднюю часть волновода, его собственные колебания заперты в ней между