ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СТРУКТУРА Российский патент 1994 года по МПК H01J23/24 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в приборах пролетного типа с взаимодействием типа 0.

Известны линии задержки, состоящие из цепочек LC-колебательных контуров. Недостатком этих устройств является невозможность их использования в приборах пролетного типа.

Известно также использование цепочек связанных объемных резонаторов для осуществления взаимодействия поля с электронными пучками в магнетронах. Недостатком этих устройств является невозможность формирования с их помощью электромагнитного поля бегущих волн (пространственных гармоник), что необходимо для устройств пролетного типа (в таких устройствах возбуждается поле, представляющее собой суперпозицию наборов из двух волн, бегущих навстречу друг другу).

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является замедляющая структура в виде цепочки связанных объемных резонаторов для приборов пролетного типа. Недостатками этого устройства являются ограничения на конфигурацию электронного пучка из-за необходимости пропускать его в непосредственной близости от поверхности проводника и ограничение сверху на диапазон частот, обусловленное тем, что при увеличении частоты волны уменьшаются размеры замедляющей структуры и уже в диапазоне миллиметровых волн применение таких устройств становится практически невозможным.

Цель изобретения - расширение области применения за счет использования цепочек связанных открытых резонаторов и электронных пучков произвольной конфигурации в широком диапазоне частот.

Цель достигается тем, что в замедляющей структуре в виде цепочки связанных резонаторов каждый резонатор представляет собой втулку с вогнутой внутренней поверхностью вращения (открытые резонаторы кольцевого типа), при этом резонаторы расположены друг относительно друга с возможностью пропускания через них цепочки электронного пучка. Резонатор в виде втулки с вогнутой внутренней поверхностью вращения представляет собой кольцевой открытый резонатор, в котором может быть возбуждено электромагнитное поле. Это поле образуется за счет дифракции Фраунгофера при переотражениях электромагнитной волны от поверхности и заполняет собой все пространство внутри резонатора. Это обуславливает возможность взаимодействия поля с пучками, поперечные размеры которых могут варьироваться от очень узких (как в прототипе) до сравнимых с поперечными размерами резонатора. При этом сами траектории электронов в пределах пучка могут быть как прямолинейными и проходящими по любой оси, коллинеарной центральной оси резонатора, так и винтовыми. Частота поля в таком резонаторе не ограничена сверху, так как резонансные моды при дифракции Фраунгофера характеризуются квазиоптическим условием малости длины волны по сравнению с характерными размерами резонатора.

При расположении нескольких таких резонаторов в цепочку и возбуждении в одном из них электромагнитного поля последнее за счет дифракционных эффектов на торце будет возбуждаться в соседнем резонаторе с задержкой и, заполнив все его внутреннее пространство, переходить в следующий за ним (также с задержкой), и так далее. Скорость распространения электромагнитной волны вдоль цепочки будет значительно меньше скорости света и определяться геометрическими параметрами резонаторов и их расположением относительно друг друга. Таким образом, в предложенном техническом решении обеспечивается возможность взаимодействия замедленного электромагнитного поля в широком частотном диапазоне с электронными пучками произвольной конфигурации, что и обуславливает достижение положительного эффекта.

В результате проведенных патентных исследований известных технических решений, содержащих отличительные признаки предложения, не установлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг.1 показан фрагмент замедляющей структуры с постоянными параметрами: диаметром резонаторов, радиусом кривизны их внутренней поверхности и шагом (расстоянием между двумя соседними резонаторами); на фиг.2 - фрагмент замедляющей структуры с взаимным смещением резонаторов в плоскости, перпендикулярной направлению их осей и с переменными радиусами кривизны их поверхностей; на фиг.3 показан фрагмент замедляющей структуры с переменными шагом и диаметрами резонаторов.

Описания заявляемого технического решения в действии не требуется, так как оно не содержит движущихся частей.

Предложенное устройство дополнительно характеризуется следующими преимуществами: возможностью в широких пределах варьировать связность резонаторов и, как следствие, величину фазовой скорости распространения поля вдоль замедляющей структуры путем изменения зазора между резонаторами или их смещения друг относительно друга в поперечном направлении; возможностью реализации режима переменной фазовой скорости вдоль замедляющей структуры путем изменения связности вдоль цепочки; возможностью формирования цепочки по произвольной траектории, в том числе замкнутой; возможностью использования низковольтных электронных пушек из-за высокого коэффициента замедления поля и пониженными требованиями к фокусирующим устройствам; простотой в изготовлении и использовании.

Применение: электронная техника, в частности электронные приборы пролетного типа. Сущность: замедляющая структура типа цепочки связанных резонаторов, в которой каждый резонатор представляет собой втулку с вогнутой внутренней поверхностью вращения, при этом резонаторы расположены друг относительно друга с возможностью формирования внутри цепочки электронного пучка, размеры которого изменяются до сравнимых с поперечными размерами резонатора. 3 ил.

ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СТРУКТУРА в виде цепочки связанных резонаторов, отличающаяся тем, что каждый резонатор выполнен в виде втулки с вогнутой внутренней поверхностью вращения, образующей открытый кольцеобразный резонатор, при этом резонаторы расположены друг относительно друга с возможностью пропускания через их цепочку электронного пучка, размеры которого варьируются до сравнимых с поперечными размерами резонатора, и распространения замедленной электромагнитной волны за счет диффракционной связи резонаторов в цепочке.