Многочастотный режим работы лампы бегущей волны М-типа

• Автор: Буланцев, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ОСОБЕННОСТИ ЛУЧЕВЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ М -ТИПА

1.1 Принцип работы лучевого усилителя М-типа

1.2 Модельные представления ЛБВМ

1.3 Методы решения уравнения электростатики

Выводы по главе

2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЛБВ М-ТИПА С УЧЕТОМ ПРОСТРАНСТВЕННО-ПЕРИОДИЧЕСКОГО

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ

2.1 Постановка задачи

2.2 Траектории движения крупных частиц в потоке
2.3 Расчет полей в замедляющей системе при наличии
электронного потока
2.4 Учет действия сил пространственного заряда
2.5 Расчет распределения электростатического поля
2.6 Численная реализация математической модели
2.7 Анализ достоверности результатов, получаемых с помощью данной модели. 62 Выводы по главе
3 ЭЛЕКТРОННЫЙ ПОТОК В СТАТИЧЕСКИХ НЕОДНОРОДНОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ И ОДНОРОДНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЯХ
3.1 Электронный поток в пространственно-периодическом неоднородном электростатическом поле и однородном магнитном поле
3.2 Влияние плоскости инжекции электронов на траекторию движения и форму потока
3.3 Циклоидальный характер движения потока в пространственно периодическом электростатическом поле
Выводы по главе
4 УСИЛЕНИЕ МОНОХРОМАТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В ЛЕВ М-ТИПА С УЧЕТОМ ПРОСТРАНСТВЕННО-ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ
4.1 Особенности дисперсионных характеристик замедляющих систем..
4.2 Усиление монохроматического сигнала в ЛБВ М-типа
Выводы по главе
5 УСИЛЕНИЕ ПОЛИГАРМОНИЧЕСКОГО СИГНАЛА В ЛБВ М-ТИПА
5.1 Усиление сигнала, представляющего собой суперпозицию двух монохроматических волн с близкими частотами
5.2 Усиление трех конкурирующих сигналов с близкими частотами
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Несмотря на то, что прошло относительно большое время с момента появления СВЧ приборов, изучение физических процессов, протекающих в них, является одной из приоритетных задач физической электроники. Особый интерес среди всех типов СВЧ приборов вызывают приборы М-типа, благодаря хорошим техническим характеристикам (высокий электронный коэффициент полезного действия, достаточно малый вес при генерации или усилении больших уровней мощности), что является причиной их эффективного использования в радиолокации, радионавигации, в устройствах промышленного нагрева, в быту.
Лучевые приборы М-типа, способные объединить все достоинства взаимодействия М-типа с широкополосностью, высоким коэффициентом усиления, низким уровнем шума и паразитных колебаний, свойственным и ЛЕВО и ЛОВО, имеют ограниченную область применения. Это связано с тем, что у приборов данного типа наблюдаются некоторые аномальные явления в выходном сигнале, механизм возникновения которых не совсем ясен. Среди них можно выделить -высокий уровень шума в выходном сигнале, высокий уровень паразитных колебаний на частотах, отличных от усиливаемых в усилителе и основной частоты генерации в генераторах, искажение амплитудных характеристик по диапазону и при изменении режима работы прибора, Искажение фазовых характеристик, включая резкие изменения дифференциальной крутизны и разрывы частотной характеристики в генераторах.
Достоинства и недостатки приборов М-типа (по сравнению с приборами О -типа) связаны с той спецификой взаимодействия в скрещенных полях, которая либо отсутствует, либо почти не играет роли во взаимодействии О - типа. К этим специфическим особенностям можно отнести следующие:
- взаимодействие бегущих электромагнитных волн с синхронной волной электронного потока, плоскость поляризации которой совпадает с плоскостью поляризации синхронной и циклотронной волн;.

м(х,6) = ¥0, 0 <х<а. (1.34)
Будем искать решение (1.30) методом разделения переменных. Представим и(х,у) в виде произведения двух функций, одна из которых зависит только от х, а другая - только от у:
и(х,у) = ЙУ(х)У(у). (1.35)
Подставляя (1.35) в (1.30) и деля результат на произведение Х(х)Г(у), по-
лучим:
— = , (1-36)
ХУ У }
Левая часть данного равенства зависит только от х, правая - только от у. Пе-
ременные х и у являются независимыми, и соотношение (1.36) представляет собой равенство двух независимых функций, что возможно, только если они равны одной и той же постоянной. Обозначая ее через V2, приходим к двум дифференци-

альным уравнениям: Г + у 1 = 0 и У'-у 7 = 0, решая которые, получаем: Х(х) = Л8Іп(их) + 5со8(их), У(у) = Св/г(уу) +Оск(уу). Удовлетворяя эти решения краевым условиям (1.31 - 1.33),можно получить решение (1.30) в виде:
и = ип=Мп біп и = 1,2,..., (1-37)
.а) Ка)
где Мп - АВ - некоторые постоянные. Чтобы удовлетворить последнему краевому условию (1.34), воспользуемся принципом суперпозиции и представим искомое решение в виде суммы всех возможных частных решений (1.37):
M=fx4—W—) (1з§)
«=1 V а ) к а Подставляя (1.38) в (1.34), разлагая постоянную F0 в ряд Фурье по функциям
I Н7ТХ
sin ------ и приравнивая коэффициенты при одинаковых п, получаем соотноше-
V а )