Исследование электромагнитного излучения в коаксиальных и планарно-коаксиальных отражательных триодах

• Автор: Нгуен Минь Туан
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 101 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список иллюстраций

Список таблиц

Введение

Г лава 1. Т еоретическое исследование отражательных триодов

1.1 Электродинамические характеристики отражательных триодов

1.2 Коэффициент передачи электромагнитной энергии

1.3 Диаграмма направленности

1.4 Стационарное состояние электронного пучка в диоде и отражательном триоде

1.5 Численное исследование отражательных триодов

1.6 Численное моделирование отражательных триодов

1.7 Выводы
Глава 2. Исследование коаксиального триода со сходящимся электронным пучком
2.1 Экспериментальная установка
2.2 Экспериментальное исследование коаксиального триода
, | ' ‘ 2 > I ‘, |
2.3 Сравнение результатов теоретического исследования с экспериментом68
2.4 Выводы
Г лава 3. Исследование отражательного планарно-коаксиального триода
3.1 Экспериментальная установка
3.2 Исследование электромагнитного излучения планарно-коаксиального отражательного триода
3.3 Выводы
Глава 4. Исследование отражательного коаксиального триода с расходящимся электронным пучком
4.1 Экспериментальная установка
4.2 Исследование электромагнитного излучения коаксиального отражательного триода с расходящимся пучком
4.3 Выводы
Заключение
Список литературы

Список иллюстраций
Рис. 1.1. Электродинамические системы отражательных триодов: а- планарно-коаксиальная; б - коаксиальная
Рис. 1.2. Решение уравнения Лапласа. Волна ТЕМ
Рис. 1.3. Зависимость критической частоты от внешнего радиуса линии Я?.
коаксиальной ( — ), планарно-коаксиальной ( — — ) и цилиндрической ( " )
Рис. 1.4. Зависимость критических частот от внутреннего радиуса коаксиальной линии
Рис. 1.5. Конфигурация поля волны ТЕц в сечениях триода
Рис. 1.6. Распределение Ех компоненты электрического поля вдоль оси коаксиального отражательного триода;/=3 ГГц (сплошная линия) и /=2,74 ГГц (пунктирная линия)
Рис. 1.7. Поперечная структура электрического поля волн в планарнокоаксиальной системе: а) ТЕМ; б) ТЕц; в) и г) ТЕ21
Рис. 1,8. Схема линии передачи
Рис. 1.9. Частотная зависимость коэффициента прохождения волн коаксиальном отражательном триоде: ТЕМ ( ), ТЕц (—) и ТМ0|(—

Рис. 1.10. Пространственная диаграмма направленности антенны
Рис. 1.11. Сечение диаграммы направленности антенны; а. - в полярной системе координат; б. - в полярной системе координат
Рис. 1.12. Нормированная ДН антенны в полярной системе координат
Рис. 1.13. Схема измерения диаграммы направленности

Рис. 1.14. Диаграммы направленности по мощности излучения двух волн коаксиального отражательного триода: а) Етем+Етеп = 0,5 + 0,5; б) 0,8 + 0,2; в) 0,95 + 0
Рис 1.15. Зависимость релятивистского фактора от величины диодного промежутка для разных значений плотности тока в плоском диоде; 1 - j= 0.1 кА/см2; 2 -2 кА/см2; 3-3 кА/см2; 4-10 кА/см2
Рис. 1.16. Зависимость релятивистского фактора от величины диодного промежутка для разных значений плотности тока в коаксиальных диодах со сходящимся пучком (а) и расходящимся пучком (б). Кривые 1, 2, 3 и 4 соответственно для/=0.1, 1, 3 и 10 кА/см2
Рис. 1.17. Схемы отражательных триодов; коаксиальные триоды с расходящимся (а), сходящимся (б) пучком и плоский триод (в).
Рис. 1.18. Схемы сечения планарно-коаксиального (а) и коаксиального отражательного триода (б); А - анод, К - катод, ВК - виртуальный катод
Рис. 1.19. Зависимость геометрической функции волн излучения волн ТЕи (-), ТЕМ ( - - ) и ТЕ21 ( - -) от угла в0
Рис. 1.20. Зависимость коэффициента полезного действия излучения волн ТЕц ( — ), ТЕМ ( - - ) в коаксиальном отражательном триоде от радиуса анода для во=п/6 (линии с точками) и 6ц=я
Рис. 1.21. Зависимость геометрической функции и КПД ц излучения волн ТЕИ( ) и ТЕМ (—) от угла 90.
Рис. 1.22. Конфигурации отражательных триодов со сходящимся (а) и расходящимся пучком (б)
Рис. 1.23. Зависимости тока коаксиального отражательного триода от ширины катода: 1 - сходящийся пучок, 2 - расходящийся пучок

(1.13)
где с! - максимальный геометрический размер излучающего окна, X - длина волны излучения.
По величине фиксируемых сигналов строится диаграмма направленности излучения, и определяются два коэффициента направленного действия по измерениям, снятым при взаимно перпендикулярных положениях приемного элемента.
где П - поток мощности в телесном углу, определяемый по сигналу с детектора приемного элемента 1.
Если луч антенны движется, то в каждый момент времени диаграмма направленности различна, поэтому установить форму диаграммы направленности только что описанным способом нельзя. Чтобы говорить о форме диаграммы направленности в процессе ее движения, нужно ввести понятие мгновенной диаграммы направленности.
Мгновенной диаграммой направленности является функция, описывающая зависимость от угловых координат амплитуды, фазы и поляризации поля в дальней зоне в некоторый фиксированный момент времени. Если бы понадобилось экспериментально получить мгновенную диаграмму направленности, то нужно было под разными углами вокруг антенны расположить большое число измерительных устройств и в нужный момент времени одновременно произвести измерения всеми приборами.
Для исследования ДН отражательного триода численно решались две задачи: прохождение волны через электродинамическую систему триода и определение ДІІ результирующего поля в дальней зоне.
В таблице 1.4 показаны расчетные ДН планарно-коаксиального отражательного триода, полученные при прохождении первых типов волн на

(1.14)