Способ генерации сверхвысокочастотных колебаний и генераторы для его осуществления Советский патент 1958 года по МПК H03B9/02 

Генераторы сверхвысокочастотных колебаний миллиметрового диапазона волн в виде магнетронов, ламп обратной волны и т. д. известны. Однако уже в коротковолновой части сантиметрового диапазона и особенно в миллиметровом диапазоне изготовление таких генераторов затруднительно, так как необходимо выполнять сверхминиатюрные резонаторные или замедляющие системы.

Описываемое изобретение дает возможность осуществить генерацию сверхвысокочастотных колебаний без применения сверхминиатюрных замедляющих или резонаторных систем путем взаимодействия в общем случае незамедленной электромагнитной волны с электронным потоком, перемещающимся в лампе по пространственно-периодической траектории. Необходимым условием такого взаимодействия является приблизительное равенство фазовых скоростей волны и последовательности электронов.

Изобретение включает в себя ряд следующих конструкций для осуществления способа.

а) Генератор сверхвысокочастотных колебаний (фиг. 1), выполненный в виде ленточной двухпроводной линии /, помещенной в магнитное поле, создаваемое электромагнитом 2. Электроны, эмитируемые катодом 3, расположенным на отрицательно заряженной пластине 4 двухпроводной линии, под действием постоянного магнитного и электрического поля движутся по трохоидальным траекториям. При наличии дополнительного бегущего вдоль линии поля высокой частоты и равенства фазовых скоростей поля и последовательности электронов имеет место эффективный энергообмен между электронным потоком и полем.

При использовании уже известных (авт. св. ЛЬ 14839, приоритет 15.П. 1954 г.) способов рекуперации энергии, теоретический расчет по№ 113100

называет, что электронный коэффициент полезного действия генератора может достигать величины 62%.

б)Генератор сверхвысокочастотных колебаний (фиг. 2), выполненный в виде двухпроводной линии, один из нроводников / которой служит внешним экраном. Такая конструкция генератора позволяет унростить его изготовление и эксплуатацию. Взаимодействие электронного потока с полем в таком генераторе происходит так же, как в генераторе по п. «а.

в)Генератор сверхвысокочастотных колебаний (фиг. 3), в котором одному или обоим проводникам двухпроводной линии придана пространственно-периодическая структура }, чем достигается замедление электромагнитной волны, взаимодействующей с электронным потоком, согласно описываемому способу.

г)Генератор сверхвысокочастотных колебаний (фиг. 4), в котором, с целью уменьшения его геометрических размеров, двухпроводная линия изогнута по дуге окружности.

Такое конструктивное выполнение генератора также дает возможность у1меньшить вес его магнитной системы.

д)Генератор сверхвысокочастотных колебаний (фиг. 5), выполненный в виде волновода / круглого, прямоугольного или иного сечения, помещенного в продольное магнитное поле. Магнитное поле создается соленоидом 2. В волновод под углом к его оси вводится один или несколько электронных пучков 3, формируемых электронными пушками и 5. Предварительно ускоренные электронные пучки движутся в волноводе по винтовым траекториям и отдают энергию электромагнитной волне, фазовая скорость которой приблизительно равна фазовой скорости последовательности электронов.

е)Генератор сверхвысокочастотных колебаний (фиг. 6), выполненный в виде металлической трубы 1, внутри которой параллельно ее оси помещены два металлических стерл ня 2, находящиеся под положительным потенциалом относительно трубы. Внутрь трубы вводится электронный поток 5, который под действием электрического поля, создаваемого описанной выше конфигурацией электродов, движется по волнообразной траектории. Электроны потока при этом отдают свою энергию электромагнитной волне, фазовая скорость которой приблизительно равна фазовой скорости последовательности электронов.

Описываемый способ генерации сверхвысокочастотных, колебаний и генераторы для осуществления этого способа найдут применение в радиоэлектронике сверхвысоких частот.

Предмет изобретения

1.Способ генерации сверхвысокочастотных колебаний, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции генераторов и обеспечения широкого интервала немеханической перестройки частоты, используется взаимодействие электронного потока с незамедленной или замедленной электромагнитной волной, распространяющейся навстречу поступательному движению электронов вдоль волноводной системы с положительной (нормальной) дисперсией.

2.Генератор для осуществления способа по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен в виде ленточной двухпроводной линии, к проводникам которой приложена извне разность потенциалов, помещенной в поперечное статическое магнитное поле, вдоль которой пропускаются по трохоидальным траекториям электроны, эмитируемые катодом, помещенным на отрицательном проводнике линии.

3.Генератор для осуществления способа по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, двухпроводная линия выполнена так, что один из ее проводников является внещним экраном.

4.Генератор для осуществления способа по пп. 1 и 2, от л и ч ающийся тем, что одному или обоим проводникам двухпроводной линии придана периодическая структура, обеспечивающая замедление волны.

5.Генератор для осуществления способа по пп. 1, 2, 3 и 4, отличающийся тем, что, с целью уменьшения геометрических размеров устройства и упрощения магнитной системы, двухпроводная линия изогнута по дуге окружности.

6.Генератор для осуществления способа по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен в виде волновода прямоугольного, круглого или иного сечения, помещенного в продольное магнитное поле, в который под углом к его оси вводятся один или несколько предварительно ускоренных электронных пучков, проходящих в волноводе по винтовым линиям.

7.Генератор для осуществления способа по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, он выполнен в виде металлической трубы, внутри которой параллельно ее оси помещены для стержня, находящиеся под положительным по отнощению к трубе потенциалом, в пространстве между которыми по волнообразной траектории проходит электронный поток.