Лампа обратной волны Советский патент 1983 года по МПК H01J25/40 

Р1зобрегенив относится к электровакуумной технике, а именно к устройству лампы обратной волны (ЛОВ), и может быть применено в приборах радионавигаци радиолокации, диагностики цпя генерирования радиоволн миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. Известна ЛОВ, содержащая, электронно оптическую систему, формирующую два ленточных электронных потока, проходящи вдоль сторон плоской периодической сист мы, и два электрода, расположенные с обеих сторон периодической системы и подключенные к катоду лампы ,Щ , За счет применения электродов,, нахо дящихся под отрицательным потенциалом и , тем самым, представляющих собой ионные ловущки, удается понизить амплитуду побочнь1Х спектральных составляющи сигнала бс«ее «teM на 4О-50 дБ по и по высить срок служоы ЛОВ от сотен до тысячи часов. Однако расширение диапазона генериру ек1ых частот в сторону миллиметровых длин вели при использовании известной конструкции с рядом .технических и технологических трудностей, с усложнением условий эксплуатации, со снижением виброустойчивости ЛОВ. Введение отрица тельного потенциала в пространство взаимодействия создает дополнительные . трудности в формировании ленточного электронного потока с необходимой струк . турой. Наиболее близкой к изобретению явля ется ЛОВ, содержащая электронно-оптическую систему, формирующую два ленточных потока, проходящих с двух сторон вдоль плоской периодической системы, и . металлическую, оболочку, выполненную в виде отрезка прямоугольного волновода с двумя продольными гребнями, расположенными вдопь перюдической системы, Эта конструкция ЛОВ нашла широкое при менение в миллиметровом диапазоне длин волн 2 . Однако, щирина спектральной линии сигнала, стабильность его амплитуды и частоты, уровень побочных паразитных колебаний в таких ЛОВ в несколько раз хуже аналогичных характеристик ЛОВ сантиметрового диапазона. Наиболее силь но выраженной и наиболее трудно устранимой паразитной модуляцией сигнала ЛОВ является модуляция, возникающая н частотах 0,5-1,5 МГц, вызванная колеба ниями ионов остаточного газа в пучке в присутствии фокусирующего магнитного поля. Целью изобретения является улучщение спектральных характеристик прибора, Указан1шя цель достигается тем, что в ЛОВ, содержащей электронно-оптическую систему, формируклцую два ленточных электронных потока, проходяпдих с двух сторон вдоль плоской периодической системы, и металлическую оболочку выполненную в виде отрезка прямоуго;1ьноjro волновода с двумя продольными, Гребнями, расположенными вдоль периодической с Ир темы, высота гребней не менее, чем в два раза превыщает зазор между гребнем и периодической системой, а электронно-оптическая система смещена относительно плоскости, проходящей через середину гребней на Ю- : 15%. На фиг. 1 приведена конструкция ЛОВ; на фиг. 2 .- то же, поперечный разрез; на фиг. 3 ™ то же, продольный разрез. Предлагаемая ЛОВ для генерирования миллиметровых волн содержит электроннооптическую систему 1 с двумя прямоугольными анодными отверстиями 2, смещен-ными относительно средней плоскости продольных гребней 3, расположенных вдоль плоскости периодической системы 4 (лестничного или встречноштыревого типа), прос;транство 5 взаимодействия, состоящее из двух объемов, образуется продольными гребнями 3 и поверхностью периодической системы .4 и оболочку 6. Внутренняя полость, образованная периодической системой, гребнями и оболочкой, является каналом дрейфа прибора. При работе лампа располагается в про дольном статическом магнитном поле, удерживатацем электронные пучки. Устройство работает следующим образом. При смещении электронно-оптической системы .относительно плоскости, проходящей через середину гребней, часть электронно:го потока оказывается проходящей вне пространства взаимодействия, так как канал дрейфа неоднороден ( в пространстве взаимодействия он уже, чем вне его), характер распределения потенциала пространственного заряда в пучке приобретает асимметричный характер относительно оси пучка, Такой характер распределения потенциала пространственного заряда в поперечном сечении пучка обуславливает накшление Положительных ионов остаточных газов вне пространства взаимодействия в балластной части пучка. Балластная Э1О5 часть пучка выполняет рсяь ионной ловушки. Это приводит к снижению влияния по г дожи тельных ионов на процессы энергообмена между В4 полем замедляющей системы и электронным потоком, так как рабочая часть пучка менее подвергается влиянию ионов. Важно, что в этих условиях, при перемещении сечения электронного потока, минимум потенциала пространственното заряда перемещается не син хронно с границами потока, а быстрее. Расчетным путем установлено, что для этого необходимо, чтобы ширина канала дрейфа : пучка вне пространства взаимодействия превышала ширину канала прост.ранства взаимодействия не менее чем в два раза, а балластная часть электронного потока, прохошпцую вне пространства взаимодействия, составляла не менее Ю15% его сечения. При меньших размерах балластной части минимум потенциала пространственного заряда не выходит из области пространства взаимодействия. Увеличение части пучка, проходящей вне пространства взаимодействия, нецелесообразно по энергетическим соображениям. , Уменьшение КПД на 1О-15% для генераторов типа ЛОВ принципиально обла, дакших невысоким КПД ( для ламп мил7лиметрового диапазона это выражается в еще большей степени), не является столь ущербным. В то же время, спектр, выходного сигнала ЛОВ, устой гавость ее работы, срок службы, вибррустойчивость в предлагаемой конструкции ЛОВ оказывается повышенными. Следует отметить, что таким же образом можно улучшать характеристики выходного сигнала и эксплуатационные характеристики прибора при расположении замедляющей системы непосредственно на пр« дов1Ьных ребрах (используя, например, гребенчатые замедлякшие системы), если над ней распотагается плоскость, удаленна на расстояние менее длины волны в системе, или прииспользовании сдвоенных гребенчатых периодических систем, образующих продольные гребии в И-образном волноводе. Применение в предлагаемой ЛОВ ионной ловушки в виде балласигой части пучка может позволить снизить амплитуду колебаний боковых линий на ЗО-50 дБ и повысить срок службы на порядок. При этом остальные основные характеристики выходного сигнала и эксплуатационные характеристики ЛОВ остаются неизменными.

ЛАМПА ОБРАТНОЙ ВОЛНЫ, содержащая элекгронно-оптическую систему, формирующую два ленточных электронных потока, проходящих с двух сторон вдоаь ппоскоА периодической сисгемы, и металлическую оболочку, выполненную в виде отрезка прямоугольного волновода с двумя продольными гребнями, расположенными вдоль периодической системы,, отличающаяся тем, что, с целью улучшения спектральных характеристик прибора, высота гребней не менее, чем в два раза превышает зазор между гребнем и периодической системой, а электроннооптическая система смещена относительно плоскости, проходящей через середину Гребней на 10-15%.