Многочастотный режим работы дематрона

• Автор: Еськин, Дмитрий Леонтьевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 110 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Модели усилителей прямой волны М-типа с эмиттирующим отрицательным электродом
1.1. Особенности приборов М-типа с распределенной эмиссией
1.2. Простая модель дематрона
1.3. Численная однопериодная модель дематрона
1.4. Многочастотная модель взаимодействия электромагнитной волны с электронным потоком в приборах М-типа
1.5. Численная многопериодная модель магнетронных усилителей
2. Математическая модель дематрона
2.1. Постановка задачи
2.2. Определение траекторий движения крупных частиц
2.3. Эмиссионные процессы
2.4. Определение полей замедляющей системы при наличии электронного
потока (уравнение возбуждения)
2.3. Определение полей пространственного заряда
3. Численная реализация математической модели дематрона
3.1. Постановка задачи
3.2. Определение величины временного шага моделирования системы
3.2. Определение величины коэффициента укрупнения
3.3. Определение радиуса учета действия сил пространственного заряда
3.4. Определение размера ячейки сетки пространственного разбиения системы
4. Исследование усиления электромагнитных волн в дематроне
4.1. Усиление монохроматических волн
4.1.1. Особенности дисперсионных характеристик замедляющих систем
4.1.2. Влияние геометрических размеров пространства взаимодействия на выходные характеристики прибора

4.1.3. Влияние величины статического магнитного поля на выходные характеристики прибора
4.1.4. Влияние величины сопротивления связи на выходные характеристики прибора
4.1.5. Влияние длины термокатода на выходные характеристики прибора
4.2. Усиление сигнала сложного спектрального состава
4.2.1. Усиление сигнала сложного спектрального состава, представляющего собой суперпозицию двух монохроматических волн с близкими частотами
4.2.2. Возбуждение временных гармоник усиливаемого сигнала
4.2.3. Влияние параметрической подкачки на выходные характеристики дематрона
Заключение
Список использованной литературы

Введение
Актуальность исследования.
В настоящее время электровакуумные приборы СВЧ, несмотря на относительно большое время с момента их возникновения, находят широкое применение в различных областях науки и техники и удерживают лидирующее положение в таких областях, как радиолокация, радионавигация, в системах промышленного нагрева. Это связано с тем, что малая величина мощности излучения современных полупроводниковых СВЧ приборов, низкая температурная и радиационная устойчивость, определяемая свойствами самих полупроводниковых материалов и р — п переходов, существенным образом сужают область их применения. К достоинствам электровакуумных приборов следует отнести и длительный срок службы, достаточно высокую надежность в работе.
Особое место среди электровакуумных приборов СВЧ занимают приборы М-типа, основанные на взаимодействии электромагнитных волн с электронным потоком, движущимся в статических скрещенных электрическом и магнитном полях. Данному классу приборов свойственны большой уровень выходной мощности, большая величина электронного коэффициента полезного действия (КГТД), достаточно высокий коэффициент усиления на единицу длины прибора.
У приборов данного типа наблюдаются некоторые аномальные явления в выходном сигнале, механизм возникновения которых не совсем ясен. К ним следует отнести, прежде всего, высокий уровень шума в выходном сигнале, появление в спектре выходного сигнала колебаний с частотами, отличными от рабочей, а в усилителях - относительно невысокий, по сравнению с приборами О - типа, коэффициент усиления.
Исследования, проводимые с целью определения причин возникновения аномально высокого уровня шума, начаты достаточно давно. Высказано много гипотез, связанных как с наличием неустойчивостей электронных потоков в скрещенных полях [1], так и с существованием диокотронного уси-

редь, от конфигурации электронного потока, и поле пространственного заряда. Задача состоит в нахождении решения самосогласованной задачи о движении частиц в поле, т.е. в определении траекторий электронов, двигающихся в электромагнитном поле, амплитуда которого зависит от вида данных траекторий.
Введем следующие допущения:
- рассматривается двумерный прибор, когда предполагается, что движение электронов происходит только в одной плоскости уОг;
- частицы, представляющие собой заряженные стержни, считаются укрупненными;
- используется метод разделения электромагнитного поля на вихревую и потенциальную составляющие, что позволяет отдельно находить поле возбужденной высокочастотной волны и поле пространственного заряда;
- в пространстве взаимодействия статические электрическое и магнитное поля считаются однородными;
- электроды считаются гладкими, т.е. не учитывается структура замедляющей системы;
- термоэлектронная эмиссия считается однородной (не учитывается локальный нагрев катода);
- скорости электронов - нерелятивистские.
2.2. Определение траекторий движения крупных частиц
В приборах М-типа, к которым относится дематрон, активной средой, с которой взаимодействует электромагнитная волна, является электронный поток. Существуют два подхода для моделирования электронного потока. [40
- 43]. Первый основан на представлении электронного потока как дрейфующей заряженной жидкости, которая характеризуется однозначным значением функции скорости и плотности заряда в каждом сечении системы вдоль оси. Такое описание электронного пучка, в котором используются лабораторные переменные х,у,г и называется методом Эйлера. Он лучше всего подходит