ЛАМПА БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ Российский патент 1995 года по МПК H01J25/34 

Изобретение относится к электронной технике, а именно к конструкциям спиральных ламп бегущей волны (ЛБВ).

В изобретении решается задача создания широкополосной ЛБВ с повышенными импульсной и средней мощностями. Но в широкополосных спиральных ЛБВ, как правило, возбуждается первая обратная гармоника и нарушает нормальную работу лампы. Возбуждения этой гармоники удается иногда избежать, если замедляющая система (ЗС) короткая (стартовый ток гармоники велик), или если частота гармоники оказывается вне рабочей полосы частот (при малых шаге и диаметре спирали и соответственно низких рабочем напряжении и мощности).

В известной конструкции [1] подавление обратной гармоники осуществляют путем размещения на диэлектрических опорах спирали резонансных элементов (селективных поглотителей СП).

Пленочные СП представляют собой либо четвертьволновые отрезки двухпроводной линии, либо полуволновые отрезки меандровой линии, нанесенные на боковую поверхность керамических опорных стержней. Такие СП применимы в узкополосных ЛБВ, так как вносят заметные потери для основной (прямой) гармоники, влияют на дисперсию ЗС и сопротивление связи. При малом шаге спирали меандровые линии на опорах разместить весьма затруднительно.

Проблема размещения СП решается в конструкции [2] принимаемой за прототип путем введения между опорами дополнительных диэлектрических пластин, на которые наносятся меандровые линии.

Однако такой конструкции присущи вышеуказанные недостатки (узкополосность, потери, влияние на согласование и дисперсию ЗС). Кроме того, дополнительные пластины вносят также и дополнительные потери в ЗС.

Отсутствие в ЛБВ элементов подавления обратной гармоники приводит к срыву нормальной работы лампы (генерации на гармонике) или к неустойчивой работе лампы, или к сужению полосы пропускаемых частот (провал в частотной характеристике на частоте возбуждения обратной гармоники).

Введение же элементов, повышающих пусковой ток самовозбуждения, может привести к подавлению генерации лампы на частоте возбуждения обратной гармоники и к более устойчивой работе лампы.

Однако в известных конструкциях сужения полосы не удается избежать. Кроме того, вносимые при этом потери уменьшают усиление, приводят к снижению мощности. Поэтому желательно иметь такие элементы подавления, которые не вносят дополнительных потерь на основной гармонике, не приводят к сужению полосы, к ограничению усиления и мощности и просты в реализации.

Целью изобретения является расширение полосы пропускания ЛБВ и повышение устойчивости ее работы.

Цель достигается тем, что в экране замедляющей системы выполнена спиральная канавка с шагом p_o и диаметром 2R дна, связанными с шагом p и диаметром 2r спирали соотношением с глубиной и шириной канавки не более четверти наименьшей рабочей длины волны.

На фиг. 1 представлена лампа бегущей волны в разрезе; на фиг. 2 узел I на фиг 1.

На фиг. 2 показаны спираль 1, диэлектрическая опора 2, экран 3, канавка 4 в экране.

В экране 3 нарезается канавка 4 с определенным соотношением между шагом и диаметром дна канавки и шагом и диаметром спирали 1.

В известных конструкциях требуется использовать непростую технологию нанесения пленочных меандровых линий. Кратковременная стойкость таких пленок к высокотемпературным воздействиям (на откачке) достижима для малого числа материалов подложек диэлектрических стержней-опор.

Долговременная стойкость пленок пока неясна и обработка этой технологии в этом смысле не завершена.

Известная конструкция, принятая за прототип, характеризуется также непростой сборкой ЗС, практически невозможностью использования экрана со сложным внутренним профилем. А сложный профиль экрана обеспечивает широкополосность ЗС.

Предлагаемое решение основано на следующем.

Всякая периодическая структура ЗС характеризуется наличием пространственных гармоник. Введением канавки эту периодичность можно нарушить (изменить).

Замедление m_o основной волны
m_o= , где с скорость света;
v_o скорость электронного потока;
l длина витка спирали
l p ,
tgΨ ,
cosΨ .

Замедление гармоники m_n определяется соотношениями
m_n= L , где p_n шаг системы с гармоникой.

При синхронизме m_o=m_n
.

P_n определим по формуле
P_n tgΨ + .

Приближенно P_n равно
P= P + .

Для первой обратной гармоники
P₁= P.

Для нулевой гармоники
P_o= P .

Таким образом, устойчивую работу прибора в широкой полосе частот удается осуществить наиболее простым путем.

При реализации предложенного изобретения ожидается получение существенного технико-экономического эффекта.

Использование: в электронной СВЧ приборах. Сущность изобретения: лампа бегущей волны, в экране замедляющей системы которой выполнена спиральная канавка с шагом p_o и диаметром 2R дна, связанными с шагом p и диаметром 2r спирали соотношением с глубиной и шириной канавки не более четверти наименьшей рабочей длины волны. Канавка, меняя периодичность системы, ухудшает условия возбуждения обратной гармоники, что позволяет расширить полосу усиления лампы и повысить устойчивость ее работы. 2 ил.

ЛАМПА БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ, содержащая замедляющую систему со спиралью с шагом p и диаметром 2r, размещенной в экране, отличающаяся тем, что, с целью расширения полосы пропускания лампы и повышения устойчивости ее в работе, в экране выполнена спиральная канавка с шагом p₀ и диаметром 2R дна, геометрические размеры которой выбраны из соотношений

а глубина и ширина канавки не превышают четверти наименьшей рабочей длины волны.