Гироклистроны диапазона миллиметровых волн с пространственно развитыми электродинамическими системами

• Автор: Гачев, Игорь Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 168 с. : ил.

ГЛАВА 1. ФАКТОРЫ, ОГРАНИЧИВАЮЩИЕ ВЫХОДНУЮ МОЩНОСТЬ И КПД ГИРОКЛИСТРОНОВ С ПРОСТРАНСТВЕННО РАЗВИТЫМИ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ, И СПОСОБЫ ИХ КОМПЕНСАЦИИ
1.1. Влияние разброса скоростей электронов на КПД гироклистрона на второй гармонике гирочастоты
1.1.1 Основные уравнения, описывающие работу гироклистрона с электронным пучком, имеющим разброс по скоростям
1.1.2 КПД двухрезонаторного гироклистрона с моноскоростным электронным пучком
1.1.3 Влияние разброса скоростей на КПД в случае однородного магнитного поля в резонаторах гироклистрона
1.1.4 Компенсация влияния разброса скоростей за счет оптимизации структуры магнитного поля
1.2. Паразитная генерация в гироклистроне на второй гармонике циклотронной частоты с квазиоптическим входным преобразователем
1.2.1 Исследование характерных неустойчивостей, возникающих во входном узле гироклистрона
1.2.2 Самовозбуждение автоколебаний в выходном резонаторе гироклистрона и его подавление путем профилирования продольной структуры магнитного поля
1.3. Паразитная генерация в гироклистроне на основном циклотроном резонансе
1.3.1 Исследование устойчивости входного узла гироклистрона и влияния структуры магнитного поля на стартовый ток
1.3.2 Паразитные автоколебания в электродинамической системе гироклистрона с радиальным индексом рабочего типа колебаний больше единицы
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МОЩНОГО ГИРОКЛИСТРОНА 8-ММ ДИАПАЗОНА ДЛИН ВОЛН НА ВТОРОЙ ГАРМОНИКЕ ГИРОЧАСТОТЫ
2.1. Исследование лабораторного макета гироклистрона, работающего в магнитном поле сверхпроводящего соленоида
2.1.1 Конструкция гироклистрона
2.1.2 Экспериментальная проверка возможности подавления паразитной генерации в выходном резонаторе путем профилирования магнитного поля
2.1.3 Экспериментальная проверка влияния разброса скоростей на КПД двухрезонаторного гироклистрона
2.2. Экспериментальное исследование гироклистрона, работающего в поле постоянного магнита
2.2.1 Магнитная система гироклистрона
2.2.2 Конструкция гироклистрона
2.2.3 Экспериментальное исследование двухрезонаторного варианта гироклистрона
2.2.4 Трехрезонаторный вариант гироклистрона
ГЛАВА 3. МОЩНЫЙ ГИРОКЛИСТРОН 3-ММ ДИАПАЗОНА ДЛИН ВОЛН
3.1. Конструкция усилителя
3.2. Результаты исследования двухрезонаторного гироклистрона
3.3. Экспериментальное исследование трехрезонаторного гироклистрона
3.4. Трехрезонаторный гироклистрон повышенной мощности
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Актуальность темы.
Последние десятилетия характеризуются широким использованием электровакуумных источников когерентного электромагнитного излучения миллиметрового диапазона волн (ММДВ) в таких областях физики и техники как управляемый термоядерный синтез (УТС), обработка материалов, ускорение заряженных частиц, радиолокация и связь. По уровню выходной мощности в этом диапазоне несомненным преимуществом обладают гирорезонансные генераторы (гиротроны) и усилители (гироклистроны, гиро-ЛБВ), основанные на взаимодействии винтового потока электронов с высокочастотными полями электродинамических систем, которые не содержат малых, по сравнению с длиной волны, элементов [1*]. Достигнутый к настоящему времени уровень импульсной выходной мощности в миллиметровом диапазоне длин волн составляет для гиротронов порядка одного мегаватта, а для гироклистронов - сотни киловатт [2*, 3*, 4*].
Идея о возможности использования мазера на циклотронном резонансе с двумя резонаторами (МЦР-клистрона) для усиления или умножения частоты электромагнитных колебаний была высказана впервые в докладе A.B. Гапонова, A.J1. Гольденберга и В.К.Юлпатова [5*]. В 1967г. в Научно-исследовательском радиофизическом институте (НИРФИ) был продемонстрирован экспериментальный макет двухрезонаторного гироклистрона с КПД 70%, работавший в сантиметровом диапазоне длин волн на основном типе колебаний резонаторов ТЕт.
В гироклистронах роль отдельных каскадов играют относительно низкодобротные цилиндрические резонаторы, разделенные запредельными для рабочего типа колебаний трубками дрейфа. Процесс усиления сигнала в гироклистроне аналогичен процессу усиления в обычном клистроне О-типа.
Н(Т)
Рис. 1.14 Зависимость стартового тока рабочей моды ТЕ0,2,1 от величины магнитного поля.