Спектр колебаний магнетрона вблизи несущей

• Автор: Поляков, Игорь Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 125 с. : ил.

1. СПЕКТР ЧАСТОТ В ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ СВЧ М - ТИПА

1.1 Замедляющие системы

1.2 Колебания электронного происхождения

1.3 Параметрическое взаимодействие волн

Выводы к разделу

2. ГРЕБЕНЧАТО - ШТЫРЕВЫЕ ЗАМЕДЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ

2.1 Дисперсионное уравнение гребенчато-штыревой системы

2.2 Сопротивление связи

2.3 Анализ характеристик гребенчато-штыревой системы

Выводы к разделу

3. ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ

3.1 Модель электронного потока в скрещенных полях, промодулированного низкочастотным сигналом
3.2 Полная система уравнений
Выводы к разделу
4. АМПЛИТУДЫ КОМБИНАЦИОННЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ СИГНАЛОВ В ЗАМЕДЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЕ
4.1 Анализ постоянных распространения волн
4.2 Анализ поведения амплитуд волн
Выводы к разделу
5. АНАЛИЗ СПЕКТРА СИГНАЛОВ В ПРИБЛИЖЕНИИ ЗАДАННОГО ПОЛЯ
Выводы к разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение 1. Дисперсионные характеристики гребенчато-штыревой структуры при различных размерах глубин штырей
Приложение 2. Дисперсионные характеристики гребенчато-штыревой структуры при различных размерах глубин резонаторов

Актуальность исследования
Электровакуумные приборы СВЧ широко используются при решении различных задач радиолокации, связи, радиопротиводействия, промышленного и бытового нагрева, в осветительных устройствах, в медицине и биологии, а так же в научных исследованиях и других областях человеческой деятельности. При решении этих и ряда других задач целесообразно использовать приборы, в которых взаимодействие электронного потока с электромагнитной волной происходит в скрещенных статических электрическом и магнитном полях (взаимодействие М-типа). Они обладают высокими значениями КПД (до 70%), относительно малой величиной рабочего напряжения при достаточно большом уровне выходной мощности, небольшими габаритными размерами и массой [1, 8, 11, 53].
Одним из основных условий генерации или усиления колебаний с заданной частотой в приборах М-типа является равенство скорости электронного потока и фазовой скорости электромагнитной волны (условие синхронизма), распространяющейся в замедляющей системе прибора. При заданной величине фазовой скорости это условие может удовлетворяться для целого спектра волн с различными частотами как в одной, так и в разных полосах прозрачности замедляющих систем. Взаимодействие электронного потока с таким набором электромагнитных волн может привести к нестабильной работе прибора, появлению на выходе двух и более сигналов, получению одного сигнала с нестабильной амплитудой [36].
Электронные приборы М-типа обладают повышенным уровнем шума, что часто объясняется оседанием электронного потока на положительный электрод (анод) или на отрицательный электрод (катод). При этом, однако, практически отсутствуют исследования, посвященные выяснению спектрального состава потока и влияния колебаний, вызванных неустойчивостями потока, на выходной спектр сигнала при усилении или генерации высокочастотных колебаний. Эти причины, вызванные природой взаимодействия заряженных частиц, кото-

вероятность поддержания колебаний на первой пространственной гармонике во второй и третьей полосах пропускания при генерации основного л-вида колебаний в первой полосе. Хотя разделение полос составляет 10-15%, конкуренция N/2, N/2+1 (вторая полоса) и N/2+2 (третья полоса) видов колебаний весьма вероятна. Более того, нелинейный характер взаимодействия электромагнитной волны и электронного потока обязательно приводит к появлению комбинационных составляющих на частотах а>пт = ту, ± mcoj, которые, в принципе, могут
лежать вблизи частоты несущей. Однако, это возможно только при специально выбранных типах замедляющих систем и не является, очевидно, основной причиной появления дополнительных составляющих в спектре колебаний около несущей частоты на выходе прибора.
Выводы к разделу
1. Для сложной гребенчато-штыревой замедляющей структуры в приближении стационарного поля в резонаторных областях (на щелях) получено общее дисперсионное соотношение, позволяющее рассчитывать кривые дисперсии в нескольких (по крайней мере пяти) полосах пропускания.
2. Усложнение структуры приводит к появлению новых полос пропускания, определяемых геометрическими размерами резонаторных областей. При этом наибольшая взаимосвязь между отдельными элементами наблюдается в случае совпадения их геометрических размеров.
3. Наибольшее влияние на вид и расположение на плоскости (kL, /3L) кривых дисперсии оказывают поперечные размеры резонаторных областей, в меньшей степени — размеры пространств взаимодействия.
4. Характерным явлением для несимметричных систем является наличие “перекрывающихся” полос.
5. Наличие возможности возбуждения колебаний в высших полосах пропускания не является основной причиной появления дополнительных составляющих в спектре колебаний около несущей частоты на выходе прибора, хотя изучение свойств сложных замедляющих систем, в целом необходимо при