Самовозбуждение мощных электронных приборов на резонансных замедляющих системах

• Автор: Хриткин, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МИКРОВОЛНОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА БОЛЬШИХ МОЩНОСТЕЙ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1Л. Электронные приборы и устройства большой мощности

1.2. Устройства сильноточной микроволновой электроники

1.3. Теоретические подходы к анализу взаимодействия потока и поля в мощных электронных приборах

1.4. Тенденции развития микроволновой электроники больших мощностей

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ АНАЛИЗА УСИЛЕНИЯ И САМОВОЗБУЖДЕНИЯ В МОЩНЫХ ПРИБОРАХ

2.1. Эквивалентное описание резонансных замедляющих систем и электронного потока

2.2. Матричный и волновой методы анализа усиления и самовозбуждения в мощных электронных приборах
2.3. Метод исследования нелинейных импульсных процессов в электронных приборах с продольным взаимодействием..
2.4. Моделирование процессов самовозбуждения колебаний в приборах с электростатической фокусировкой
ГЛАВА 3. ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПЕРИОДИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ С ПОТОКОМ
3.1. Дисперсионные характеристики связанной системы
3.2. Динамические эффекты для электронных волн
3.3. Анализ структуры волн в периодической системе с
электронным потоком
Выводы

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛЕНИЯ И САМОВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ В МИКРОВОЛНОВЫХ ПРИБОРАХ
4.1. Взаимодействие волн потока и поля в резонансных системах с
затуханием
4.2. Стартовые условия самовозбуждения колебаний в односекционном генераторе
4.3. Самовозбуждение секционированного генератора и диаграмма
направленности излучения при учете потерь
Выводы
ГЛАВА 5. АНАЛИЗ НЕЛИНЕЙНЫХ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ И УСТРОЙСТВАХ
5.1. Распространение импульсов в распределенных линиях передачи
5.2. Импульсная генерация в периодическом волноводе с электронным потоком
5.3. Самовозбуждение ансамблей электронных осцилляторов при
электростатической фокусировке
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Источники мощного микроволнового излучения используются в радиолокации, радиоастрономии, системах дальней связи, биологических исследованиях и т.д. Широкое применение они находят и в ряде физических направлений: возбуждении химических и газовых лазеров, взаимодействии релятивистских электронных потоков с газом и плазмой. Успехи в получении мощного микроволнового излучения с помощью сильноточных электронных потоков зависят от качества их формирования и эффективности взаимодействия с электромагнитными полями волноведущих систем приборов.
Для получения высоких уровней мощности СВЧ излучения наибольшее распространение получили электронные приборы, основанные на длительном продольном взаимодействии потока с полем резонансной замедляющей структуры. Примерами таких устройств являются многорезонаторные пролетные клистроны, ЛБВ на цепочках связанных резонаторов, генераторы поверхностной волны, многоволновые черенковские генераторы.
В настоящее время большие успехи достигнуты в области микроволновой электроники средней и большой мощности, во многом благодаря теоретическим исследованиям, проводимым на протяжении многих лет. Этим достижениям, в частности, способствовало использование метода крупных частиц, электродинамическое описание на основе разделения вихревых и кулоновских полей, анализ явлений в устройствах с большой электронной нагрузкой, работающих вблизи и вне границы полосы прозрачности электродинамической системы. Однако, сложные волновые и колебательные процессы, сопровождающие усиление или самовозбуждение колебаний в мощных электронных приборах на резонансных замедляющих системах недостаточно изучены. В то же время проведение экспериментальных исследований с целью создания устройств с наиболее высокими выходными характеристиками (расширенная полоса частот усиления, повышенные

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ АНАЛИЗА УСИЛЕНИЯ И САМОВОЗБУЖДЕНИЯ В
МОЩНЫХ ПРИБОРАХ
2.1. Эквивалентное описание резонансных замедляющих систем и
электронного потока
2.1.1. Электродинамические системы мощных электронных приборов в большинстве случаев имеют сложную нерегулярную поверхность, и для них отсутствуют аналитические решения краевой задачи, поэтому для их описания целесообразно применять приближенные (энергетические) методы. При решении самосогласованных задач электродинамики и электроники, ввиду их сложности, можно ограничиться минимальными сведениями об
электродинамических свойствах резонансной замедляющей системы.
Взаимодействие электронного потока с вихревыми полями
периодических структур происходит в областях локализации электрической компоненты поля (в емкостных зазорах одиночных или связанных резонаторов, в щелях резонансных замедляющих систем, в неоднородностях волноводов). Так как эффективное взаимодействие потока и поля происходит при временах пролета электронов, существенно меньших периода колебаний, то размеры этих областей гораздо меньше длины волны, а сами области представляют собой зазоры взаимодействия.
Вблизи зазоров взаимодействия электродинамическая система периодической структуры является квазистационарной, и поэтому можно считать, что зазоры взаимодействия и примыкающие к ним проводники могут быть представлены в виде сосредоточенных емкостей и участков подводящих квазистационарных цепей.
В резонансных замедляющих системах вихревые поля могут реактивно затухать, проявлять колебательные или волновые свойства и в общем случае структура полей в продольном и поперечном направлениях нефиксирована и для ее определения резонансная замедляющая система разбивается на последовательности областей (ячейки), в пределах которых структура полей