Разработка магнетрона миллиметрового диапазона с улучшенными эксплуатационными характеристиками

• Автор: Булдаков, Евгений Ильич
• Шифр специальности: 05.27.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 156 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Глава 1. Достигнутый уровень развития электронных вакуумных приборов миллиметрового диапазона

1.1 Характер и особенности развития различных классов электронных вакуумных приборов

1.2 Лампы бегущей волны

1.3 Лампы обратной волны

1.4 Клистроны

1.5 Гиротроны

1.6 Генераторы дифракционного излучения

1.7 Магнетроны

Выводы к I главе

Глава 2. Теоретический анализ и компьютерное моделирование режимов работы магнетрона

2.1 Постановка задачи
2.2 Компьютерное моделирование. Выбор оптимальных параметров режима работы магнетрона
2.2.1 Математическая модель и программное обеспечение
2.2.2 Анализ выбранной конструкции электроннооптической системы магнетрона
2.2.3 Анализ влияния на характеристики прибора волнового сопротивления резонаторной системы
2.2.4 Анализ влияния на характеристики прибора значения индукции магнитного поля
2.2.5 Анализ влияния на характеристики прибора радиуса катода
2.2.6 Анализ влияния на характеристики прибора значения максимального коэффициента вторичной эмиссии
2.2.7 Анализ влияния на характеристики прибора значения собственной добротности
2.2.8 Анализ влияния на характеристики прибора значения внесенной добротности
Выводы ко II главе
Глава 3. Выбор оптимальных параметров электроннооптической системы магнетрона, обеспечивающей высокий КПД
3.1 Особенности магнетронов поверхностной волны
3.2 Исследование электродинамических характеристик магнетрона
3.3 Оптимизация геометрии резонаторной системы магнетронов поверхностной волны
3.4 Средства реализации оптимальных параметров магнетронов поверхностной волны
Выводы к III главе
Глава 4. Разработка конструкции магнетрона 2миллиметрового диапазона с долговечностью более часов
4.1 Конструкторскотехнологические проблемы разработки и проектирования магнетронов миллиметрового диапазона
4.2 Обеспечение надежности работы анодного электрода при высоких тепловых нагрузках
4.3 Изготовление резонаторных систем магнетронов
4.4 Обеспечение надежности работы катодного электрода при высоких тепловых нагрузках
4.5 Реализация охлаждения катодного узла и анодного блока
4.6 Разработка вывода энергии повышенной надежности
4.7 Результаты испытаний разработанных магнетронов
Выводы к IV главе
Заключение
Список использованной литературы


Апробирована технология нанесения тугоплавкого материала на теплонагруженные элементы конструкции для их защиты от эрозионного разрушения, не оказывающая значимого влияния на электродинамические характеристики резонаторной системы, позволившая повысить долговечность магнетрона. Увеличение КПД позволило снизить подводимую мощность и уменьшить массогабаритные характеристики источника питания. Использование средств компьютерного моделирования и разработанных конструктивно-технологических решений позволило улучшить массогабаритные характеристики магнетрона. Результаты исследований и экспериментов использованы при разработке 2-миллиметровых магнетронов и позволили создать опытный образец магнетрона, отвечающего всем современным требованиям, предъявляемым к приборам подобного типа и класса, с характеристиками, превосходящими аналоги. Изложенный научный материал также может быть использован в учебном процессе вузов, ведущих подготовку специалистов по специальности «Электронные приборы и устройства», а также по направлениям «Электроника и микроэлектроника» и «Электроника и наноэлектроника» ( и ). Апробация работы. Работа выполнена на кафедре «Электронные приборы и устройства» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю. А. ив ОАО «Тантал». Результаты диссертационной работы докладывались на: научно-технической конференции «Электроника и вакуумная техника: Приборы и устройства. Технология. СВЧ технике (Нижний Новгород, ), VII Саратовском салоне изобретений, инноваций и инвестиций (Саратов, ). Публикации. Материалы, отражающие основное содержание работы, опубликованы в печатных работах (статьях, текстах докладов), в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач исследований, проведении численных расчетов, необходимых для интерпретации результатов экспериментальных исследований. Представленные экспериментальные исследования проведены автором. Обсуждения полученных теоретических и экспериментальных результатов проводились совместно с соавторами научных статей. Автору диссертации принадлежит разработка основных направлений конструирования и технологии изготовления экспериментальных макетов и опытно-конструкторских образцов магнетронов. Расчеты и компьютерное моделирование проводились совместно с научным руководителем, а также с В. П. Ереминым и A. B. Ершовым. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения, изложена на 6 страницах, содержит рисунков, таблиц, список использованной литературы включает 9 наименований. Данная глава посвящена обзору современного уровня развития электровакуумных приборов (ЭВП) диапазона миллиметровых волн. Важность создания электронных приборов с широким интервалом реализуемых СВЧ-характеристик в этом диапазоне связана с интенсивным развитием радиолокационных и радионавигационных высокоточных систем нового поколения, современного телекоммуникационного высокоскоростного оборудования, многих направлений научного приборостроения, а также с исследованиями в области ядерной физики, развитием новых технологических методов при обработке и синтезе материалов и т. Вакуумные электронные приборы сверхвысоких частот решают задачу генерирования и усиления электромагнитных волн в широком диапазоне длин волн вплоть до субмиллиметровых волн с уровнями непрерывной выходной мощности от десятков Ватт до Мегаватт. При больших уровнях мощности ЭВП являются в настоящее время единственными источниками электромагнитных колебаний во всех областях оборонного и коммерческого применения. В течение последних десятилетий XX века вакуумная СВЧ-электроника характеризуется высокими темпами развития, свидетельством чего, в частности, является увеличение достижимой плотности мощности, определяемой произведением рх^ (где Р-выходная мощность, Г-частота) примерно в два раза каждые два года. Внедрение новых принципов построения ЭВП, непрерывное совершенствование технологии их изготовления позволило значительно увеличить надежность этих приборов. Типовые требования к долговечности современных ЭВП превышают - лет.