Усиление СВЧ колебаний с близкими частотами в ЛБВ М-типа

• Автор: Мутовкин, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 146 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. МОДЕЛИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРЯМОЙ ВОЛНЫ В ЗАМЕДЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЕ С ЭЛЕКТРОННЫМ ПОТОКОМ В СКРЕЩЕННЫХ ПОЛЯХ

1.1. Особенности физики взаимодействия электронного пучка с

прямой электромагнитной волной

1.2. Модель Дж.Фейнштейна и Г.Кайно

1.3. Развитие двумерных моделей ЛЕВ М-типа

1.4. Многочастотная модель М.Б.Цейтлина

1.5. Численный анализ приборов М-типа

ГЛАВА II. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НЕЛИНЕЙНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СВЧ ВОЛНЫ И РАЗОМКНУТОГО ЭЛЕКТРОННОГО ПОТОКА
2.1. Постановка задачи
2.2. Описание движения разомкнутого электронного потока и учет сил пространственного заряда
2.3. Уравнение возбуждения прямой волны
ГЛАВА III. ОСОБЕННОСТИ ЧИСЛЕННОЙ РЕАЛИЗАЦИИ МОДЕЛИ
3.1. Анализ достоверности результатов, получаемых с помощью
модели
3.2. Влияние сил пространственного заряда на процессы
усиления СВЧ сигнала
3.3. Анализ влияния выбора номера гармоники

ГЛАВА IV . АНАЛИЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОТОКА ЭЛЕКТРОНОВ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНОЙ, ПРЕДСТАВЛЯЮЩЕЙ СОБОЙ СУПЕРПОЗИЦИЮ СИГНАЛОВ С РАЗНЫМИ ЧАСТОТАМИ
4.1. Анализ переходных процессов при включении прибора
4.2. Влияние длины пространства взаимодействия при усилении сигналов с близкими частотами
4.3. Влияние величины пространственного заряда на характеристики многочастотного взаимодействия
4.4. Анализ возможности переключения усиления между двумя сигналами различных частот
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЯ
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Изучение физических процессов, протекающих в приборах сверхвысоких частот (СВЧ), направленное на создание новых устройств подобного рода с заранее предсказанными характеристиками и построение моделей таких приборов в современных условиях является одним из приоритетных направлений развития физической электроники в связи с бурным развитием средств коммуникаций, энергетики и радиолокации.
Одно из важных мест среди всех типов СВЧ приборов принадлежит электровакуумным приборам благодаря их высоким техническим и экономическим характеристикам. Типичным представителем приборов СВЧ является лампа бегущей волны со скрещенными статическими электрическим и магнитным полями — ЛБВ М-типа [28,31,34,36 и др.]. Этот прибор обладает уникальными характеристиками, сочетая в себе достаточно широкую полосу усиливаемых частот, небольшие габаритные размеры, высокий КПД и большую выходную мощность, малый уровень собственных шумов и относительно малые фазовые искажения [36,55,56]. Именно поэтому он находит широкое применение в современных радиоэлектронных системах и изучению физических процессов в нем посвящено множество работ [6,16,19,20,26,30 и т.д.].
После первых теоретических разработок, связанных с линейной теорией и не позволяющих изучать нелинейные процессы, появились публикации М.Б.Цейтлина, Д.И.Трубецкова, Файнштейна и Кайно, А.Г.Шеина, В.П.Герасимова и ряда других авторов [40,59,67,69,73 и др.], в которых предлагались различные варианты нелинейной самосогласованной модели взаимодействия, причем в ряде работ рассматривались такие режимы, когда одновременно происходило усиление двух сигналов, имеющих или кратные частоты (основной сигнал с частотой со и сигналы с частотами его гармоник
3) предполагается наличие потока Лагранжа;
4) волна воздействует с одной пространственной гармоникой заряда и тока;
5) случай является нерелятивистским;
6) магнитное поле предполагается однородным;
7) взаимодействие на циклотронных волнах не учитывается.
В рамках указанной модели авторами дана достаточно подробная методика определения электронного коэффициента полезного действия. Согласно общему выражению для КПД
где И^отд - энергия, отдаваемая электронами пучка; У() - энергия, сообщаемая этим электронам. Энергию, отданную электроном высокочастотному полю пространства взаимодействия, можно представить в виде разности энергий электрона на входе и выходе из пространства взаимодействия: №отд = 1К:ых- На входе в пространство взаимодействия электрон имеет энергию, равную сумме его кинетической и потенциальной энергии:
где о6Л и £7«, = , ** - скорость электрона и потенциал в точке «влёта» в про-2е
странство взаимодействия (рис. 1.8).

Электроны Ъц, Еа Ь
Рис. 1.8. К расчёту электронного КПД