Замедляющая система лампы бегущей волны Советский патент 1985 года по МПК H01J23/26 

Изобретение относится к области приборов СВЧ, в частности к замедляющим системам, и может быть использовано в мощных лампах бегущей волны.

Известна замедляющая система для мощной ЛБВ, у которой витки проволочной спирали экранируются от возможного попадания на них электронов специальным спиральным экранирующим элементом, расположенным концентрично с замедляющей системой. Этот спиральный экран имеет такой же щаг, как и замедляющая система. Наружная поверхность экрана контактирует с внещней охлаждаемой оболочкой Прибора 1.

Недостаток такой конструкции заключается в том, что спиральный экранирующий элемент замыкает продольное поле электромагнитной волны, распространяющейся в проволочной спирали, вследствие чего сопротивление связи в лампе уменьщается и снижаются выходные параметры, такие как КПД и коэффициент усиления.

Известна также замедляющая система лампы бегущей волны, содержащая спиральную линию из металлического проводника, закрепленную на диэлектрических опорах 2.

Применение такой системы в лампе бегущей волны позволяет получить высокий коэффициент усиления в щироком диапазоне частот (более октавы). Однако в процессе взаимодействия электромагнитной волны с электронным потоком часть электронов оседает на спираль, поэтому спиральная система характеризуется недостаточной теплорассеивающей способностью.

Целью изобретения является уменьщение тепловой нагрузки на спиральную линию.

Поставленная цель достигается тем, что в замедляющую систему лампы бегущей волны, содержащую спиральную линию из металлического проводника, введена ламельная лестничная замедляющая система, средняя часть ламелей которой имеет форму спирального витка, расположенного между витками спиральной линии аксиально ей и имеющего протяженность, равную щагу спиральной линии, при этом внутренний диаметр спирального витка выбран из не- равенства

0,,,

где d -внутренний диаметр спиральной

Линии; da-внутренний диаметр спирального

витка.

На фиг. 1 изображена предлагаемая конструкция замедляющей системы лампы бегущей волны; на фиг. 2 - изображены результаты экспериментального исследования предлагаемой замедляющей системы. Замедляющая система лампы бегущей волны содержит проволочную спиральную линию (спираль) 1, между витками которой

расположены ламели лестничной системы 2, их средняя часть имеет форму спирального витка 3.

Устройство работает следующим образом. 5 Усиливаемая электромагнитная волна подается на проволочную спиральную линию 1. Усиление происходит благодаря взаимодействию электронного потока с продольной составляющей электрического поля волны, распространяющейся по спирали. Как

правило, в мощных ЛБВ плотность электронного потока неравномерна по поперечному сечению и уменьщается от центра к периферии. Распределение плотности тока описываемой кривой, близкой по форме к кривой Гаусса. При этом, в реальных ЛБВ основной ток порядка 90-95% проходит в канале 0,7-0,8 части от внутреннего диаметра спирали, остальные 5-10% проходят в основной близости от спирали и в динамическом режиме оседают на нее. Поэтому

0 экранировка спиральной структуры хорощо охлаждаемыми диафрагмами, которыми в данном случае являются витки лестничной замедляющей системы, практически полностью устраняет токооседание на спираль,

5 что значительно облегчает тепловой режим. При выборе длины ламелей больще половины длины волны сигнала в рабочем диапазоне лестничная замедляющая система находится вне полосы пропускания и представляет для спирали емкостную нагрузку, не

0 приводящую к существенному уменьщению сопротивления связи. Это объясняется тем, что емкость, создаваемая ламелями, включается последовательно емкости спирали. При меньщих размерах ламелей по лестнице может распространяться дополнительный

тип волны, а индуктивное сопротивление ламелей щунтирует межвитковые емкости спирали, уменьщая сопротивление связи.

На фиг. 2 кривая 4 представляет дис0 персионную характеристику пр10волочной замедляющей системы, кривая 5 - зависимость ее коэффициента связи от длины волны. Кривая 6 отображает дисперсионную характеристику предложенной замедляющей системы, а кривая 7 - коэффициент связи такой системы в зависимости от длины волны. Из анализа экспериментальных данных следует, что предлагаемая замедляющая система обладает примерно таким же коэффициентом связи как и прототип, а величина 0 дисперсии в новой системе меньще; таким образом, можно сделать вывод о целесообразности применения изобретения в приборе с целью уменьщения тепловой нагрузки на спираль. Это позволяет использовать спиральную замедляющую систему в мощных 5 ЛБВ и уменьщить вторично-эмиссионный эффект в лампах.

Таким образом, предлагаемая замедляющая система лампы бегущей волны по сравнению с базовым образцом, в качестве которого выбран прототип, позволяет при использовании в приборах СВЧ увеличить

выходную мощность как в импульсном, так и в непрерывном режимах за счет устранения токооседания электронов на систему.

ЗАМЕДЛЯЮШАЯ СИСТЕМА ЛАМПЫ БЕГУШЕЙ ВОЛНЫ, содержащая спиральную линию из металлического проводника, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения тепловой нагрузки на спиральную линию, в систему введена ламельная лестничная замедляюш.ая система,средняя часть ламелей которой имеет форму спирального витка, расположенного между витками спиральной линии аксиально ей и имеюшего протяженность, равную шагу спиральной линии, при этом внутренний диаметр спирального витка выбран из неравенства 0,9(,8Й1, где di-внутренний диаметр спиральной линии; da - внутренний диаметр спирального витка. 00 00

30

050(f)

Длина болны

(риг. 2