Повышение эффективности многолучевых микроволновых генераторов с многозазорными резонаторами

• Автор: Акафьева, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 05.27.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Обзор современного состояния в области разработок мощных СВЧ-генераторов со средним углом пролета через пространство взаимодействия
1.1 Электровакуумные микроволновые генераторы с линейным электронным потоком
1.2 Электровакуумные микроволновые генераторы с отражением электронного потока
Выводы
2 Исследование и оптимизация электродинамических параметров многозазорных резонансных систем многолучевых микроволновых генераторов, работающих в разных частотных диапазонах
2.1 Электродинамические системы многолучевых монотронов
2.1.1 Особенности электронно-оптической
и электродинамической систем в многолучевых приборах
2.1.2 Программы расчета электромагнитного поля и параметров электродинамических систем электронных приборов СВЧ и ускорителей
2.1.3 Исследование и оптимизация электродинамических параметров трех- и четырехзазорных резонаторов монотронного генератора
2.2 Исследование и оптимизация электродинамических параметров двухзазорного резонатора многолучевого генератора с тормозящим полем с матричными автоэмиссионными катодами
2.2.1 Методика аналитического расчета электродинамических параметров резонатора Выводы
Теоретическое и экспериментальное исследование физических процессов в многолучевых автогенераторах с многозазорными резонаторами
Методика аналитического расчета электронных параметров резонатора в нелинейном режиме
Методика расчета пространственного заряда монотронов с пространственно-развитыми электронными потоками Численное моделирование монотронов с помощью дисковой модели клистрона
Исследование СВЧ-генератора с тормозящим полем, выполненного на основе двухзазорного резонатора Исследование низковольтного виркатора с предмодуляцией электронного потока Выводы
Конструктивные особенности исследуемых многолучевых микроволновых генераторов Конструктивные особенности четырнадцатилучевого монотрона возбуждаемого на синфазном виде колебаний на частоте 2450 МГц
Конструктивные особенности генератора с тормозящим полем с матричными автоэмиссионными катодами Конструкция микроволнового генератора с матричными автоэмиссионными катодами и отражением электронного потока(«наноклистрон»)
Выводы
Заключение
Список использованных источников
Введение

Одной из актуальных проблем современной вакуумной СВЧ-электроники является создание высокоэффективных, малогабаритных и простых по конструкции источников СВЧ-энергии малых, средних и высоких уровней мощности, работающих в разных частотных диапазонах. Такие устройства могут найти применение в радиолокации, ускорительной технике, в радиоаппаратуре космического базирования (например, в системах передачи солнечной энергии на Землю), в наземных системах передачи энергии СВЧ на расстояние, а также в установках промышленного нагрева. Существующие генераторные СВЧ-приборы среднего и большого уровней выходной мощности с термоэмиссионными катодами имеют большие углы пролета через пространство взаимодействия, например, ЛЕВ, многорезонаторный клистрон и их гибриды. Поэтому они не в полной мере удовлетворяют современным требованиям из-за больших массы и габаритов. Магнетронные генераторы большой мощности имеют ограниченный срок службы.
В связи с этим в последнее время, благодаря работам многих отечественных ученых (Д.И. Трубецкова, В.П. Панова, В.А. Солнцева, В.К. Федяева, A.B. Галдецкого и др.), а также зарубежных ученых (J.J. Barroso, K.G. Kostov и др.), значительно возрос интерес к приборам СВЧ, имеющим средние углы пролета через электродинамическую систему, таким как монотрон, генератор с тормозящим полем (ГТП), отражательный клистрон, низковольтный виркатор, клистрод. Однако в однолучевом исполнении и при использовании классических однозазорных резонаторов эти приборы обладают такими недостатками, как низкий КПД (1-5%) и малый уровень выходной мощности. Исключение составляет лишь клистрод, позволяющий , получить большой уровень выходной мощности при высоком КПД (60-70%).

Целью диссертационной работы является исследование физических процессов обмена энергией между электронным потоком и ВЧ электрическим полем в простых по принципу взаимодействия и конструкции мощных многолучевых СВЧ-генераторах с многозазорными резонаторами и источниками тока на основе термо- и автоэмиссионных катодов; нахождение оптимальных параметров, обеспечивающих наибольший электронный КПД и выходную мощность в разных частотных диапазонах.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- разработать методику численно-аналитического моделирования электродинамических характеристик многозазорных резонансных систем монотронов и других многолучевых приборов со средними углами пролета, при работе на противофазном и высшем синфазных типах колебаний.
провести численное моделирование нелинейной динамики электронного потока в многозазорных резонансных системах монотронов с неоднородным распределением ВЧ электрического поля в пространстве взаимодействия с учетом поля объемного заряда с помощью дисковой модели клистрона;
- выработать рекомендации по выбору параметров и конструкции резонансных систем, а также и параметров электронного потока, обеспечивающих максимальный электронный КПД мощных монотронных генераторов с трех- и четырехзазорных резонаторами длинноволной и в средневолновом диапазонах длин волн;
- выработать рекомендации по построению электронно-оптической системы многолучевых монотронов и выбору основных элементов конструкций новых автогенераторов СВЧ с термо- и автоэмиссионными катодами.