ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА Российский патент 2010 года по МПК H01J23/26 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к замедляющим системам для ламп бегущей волны (ЛБВ) с заданными фильтровыми свойствами.

Наиболее близким по технической сущности является замедляющая система (ЗС) типа «кольцо-стержень» с четвертьволновыми стержнями (авт.св. № 358970 «Лампа бегущей волны» авторов А.И.Трифонова, В.И.Юрьева и др. опубликовано 05.07.77, БИ № 25), подключенными к перемычкам ЗС через ее четвертьволновые отрезки или через длины, равные нечетному числу четвертей замедленных волн. Стержни выполнены в виде несимметричных полосковых линий, образованных прямоугольными проводниками, изогнутыми по окружности вдоль экрана ЗС и присоединенными одним концом через штырь к ЗС, а другим - к перемычке.

Однако такая ЗС имеет узкую полосу пропускания, а длина четвертьволнового стержня, которая определяет центральную частоту этой полосы пропускания, ограничивается длиной окружности основания цилиндрического корпуса и тем самым, ограничивает (особенно при небольших поперечных размерах) диапазон рабочих частот ЛБВ, в частности в длинноволновом диапазоне.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в получении ЗС с небольшими поперечными размерами, сочетающей в себе свойства ЗС и полосно-пропускающего фильтра в широком диапазоне частот.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в расширении рабочего диапазона частот и функциональных возможностей.

Данный технический результат достигается тем, что в замедляющей системе, содержащей коаксиально расположенные внешний и внутренний корпусы, в последнем из которых установлена волноведущая структура, четвертьволновые шлейфы, каждый из которых образован проводником, расположенным между внешним и внутренним корпусами и присоединенным одним концом через штырь к волноведущей структуре, а другим - к перемычке, установленной между внешним и внутренним корпусами, новым является то, что волноведущая структура выполнена в виде спирали, при этом каждое последующее место подключения шлейфов к спирали относительно предыдущего смещено на угол α по часовой стрелке и на расстояние d вдоль оси спирали, а угол α и расстояние d выбирают из соотношений

;

;

где N=1, 2, 3 …, λ₀ - длина волны в свободном пространстве на центральной частоте заданного рабочего диапазона.

Подключение шлейфов указанным образом позволяет расширить диапазон рабочих частот ЗС за счет смыкания нескольких полос пропускания, количество которых определяется числом N. Возможность изменения центральной частоты полосы пропускания ЗС за счет изменения расстояния d вдоль оси спирали позволяет расширить функциональные возможности.

Использование спирали в качестве волноведущей структуры не является новым, но применение спирали в ЗС в совокупности с другими существенными признаками позволяет достичь указанный технический результат.

На чертеже представлен частный случай реализации конструкции ЗС с четвертьволновыми шлейфами при N=2, т.е. когда место подключения шлейфов к спирали относительно предыдущего смещено на угол 180° по часовой стрелке и на расстояние вдоль оси спирали.

ЗС с четвертьволновыми шлейфами (см. чертеж) содержит спираль 1, внутренний цилиндрический металлический корпус 2, штыри 3 и 4 с наружной резьбой, втулки 5 и 6, проводники 7 и 8, керамические втулки 9 и 10, керамические вставки 11 и 12, перемычки 13 и 14, внешний цилиндрический металлический корпус 15.

Четвертьволновые шлейфы образованы проводниками 7 и 8, расположенными между коаксиальными внешним 15 и внутренним 2 корпусами.

Волноведущая структура представляет собой спираль 1, выполненную из медной проволоки или трубки и помещенную в соосный с ней внутренний корпус 2.

К виткам спирали 1, в соответствии с соотношениями и (в данном случае N=2), определяющими места подключения шлейфов к спирали, приварены штыри 3, 4 с наружной резьбой, на которых установлены втулки 5, 6, к торцам которых приварены проводники 7 и 8. Центровка спирали 1 в корпусе 2 осуществляется с помощью керамических втулок 9, 10, которые фиксируются в керамических вставках 11 и 12. Проводники 7, 8 располагаются в продольных пазах цилиндрического корпуса 2 и представляют собой стержни, уложенные в керамические вставки 11, 12. При этом физическая длина четвертьволнового шлейфа уменьшится в раз, где ε - диэлектрическая проницаемость керамики. Концы шлейфов посредством перемычек 13, 14 закорочены на внешний корпус 15. Для формирования вакуумного объема на внутренний корпус 2 надет внешний корпус 15, который одновременно является корпусом магнито-фокусирующей системы ЛБВ.

ЗС работает следующим образом. Через ввод энергии на вход ЗС подается подлежащий усилению внешний СВЧ сигнал со спектром в требуемом диапазоне частот. Усиление бегущих по ЗС волн происходит за счет их взаимодействия с электронным потоком, распространяющимся вдоль оси спирали. Спектр распространяющихся в ЗС волн определяется полосой пропускания ЗС, при этом скорость электронного потока подбирается приблизительно равной фазовой скорости волны на центральной частоте требуемого диапазона. Так как изменение длины шлейфа и расстояния d приводит к изменению центральной частоты полосы пропускания ЗС согласно соотношению , а увеличение числа N - к ее расширению за счет смыкания N полос пропускания (Замедляющие системы. / Р.А.Силин, В.П.Сазонов «Советское радио», 1966, стр.47), то в данной ЗС на основе одной спирали возможно усиление входных сигналов с различными частотными спектрами в широкой полосе частот. Коэффициент усиления сигнала определяется длиной ЗС, а энергия из системы выводится с помощью выходного устройства.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к замедляющим системам для ламп бегущей волны с заданными фильтровыми свойствами. Замедляющая система содержит коаксиально расположенные внешний и внутренний корпусы, в последнем из которых установлена волноведущая структура, четвертьволновые шлейфы, каждый из которых образован проводником, расположенным между внешним и внутренним корпусами и присоединенным одним концом через штырь к волноведущей структуре, а другим - к перемычке, установленной между внешним и внутренним корпусами. Волноведущая структура выполнена в виде спирали, при этом каждое последующее место подключения шлейфов к спирали относительно предыдущего смещено на угол α по часовой стрелке и на расстояние d вдоль оси спирали, а угол α и расстояние d выбирают из соотношений: ; ; где N=1, 2, 3 …, λ₀ - длина волны в свободном пространстве на центральной частоте заданного рабочего диапазона, Технический результат - расширение диапазона рабочих частот ЗС за счет смыкания нескольких полос пропускания, количество которых определяется числом N, расширение функциональных возможностей. 1 ил.

Замедляющая система, содержащая коаксиально расположенные внешний и внутренний корпуса, в последнем из которых установлена волноведущая структура, четвертьволновые шлейфы, каждый из которых образован проводником, расположенным между внешним и внутренним корпусами и присоединенным одним концом через штырь к волноведущей структуре, а другим - к перемычке, установленной между внешним и внутренним корпусами, отличающаяся тем, что волноведущая структура выполнена в виде спирали, при этом каждое последующее место подключения шлейфов к спирали относительно предыдущего смещено на угол α по часовой стрелке и на расстояние d вдоль оси спирали, а угол α и расстояние d выбирают из соотношений

где N=1, 2, 3 …, λ₀ - длина волны в свободном пространстве на центральной частоте выбранного рабочего диапазона.