СВЧ-прибор О-типа Советский патент 1987 года по МПК H01J25/10 

1

Изобретение относится к электронным приборам сверхвысокочастотных (СВЧ) электромагнитных колебанш, в которых электронный пучок (поток) взаимодействует с быстрой электромагнитной волной (фазовая скорость которой больше скорости света).

Целью изо-бретения является повьше- ние КПД, а:также улучшение конструк- ции в целом.

В устройстве, выполненном на предлагаемой схеме, КПД может быть увеличен в 1,5-3 раза по сравнению с известным устройством В устройстве согласно изобретению могут применяться один, два или несколько ленточных пучков, в том числе и ленточньй пучок, свернутьй в кольцо.

Резонаторы бегущей волны целесо- образно выполнять в виде прямоугольного волновода, свернутого в кольцо в Н-плоскости, с видом колебаний Н игш в виде волновода П- кпи Н-типа (с видом колебаний, аналогичным Н), или в виде волновода биконического типа (с видом колебаний, аналогичным виду Н, в.круглом волноводе). В плане кольцевые резонаторы бегущей волны могут быть прямоугольными, в том числе и разной высоты (при ис- ..пользовании одного или нескольких ленточных потоков электронов) или кольцевыми (при использовании ленточного потока, свернутого в кольцо).

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, в аксонометрии, на фиг.2 устройство с несколькими резонаторами, элементами формирования и сопровождения пучка и трактом подачи уси- ливаемого сигнала, разрез; на фиг.З- 8 - варианты выполнения резонаторов бегущей волны (на фиг.З и 4 - с плоским ленточным потоком, в плаке и в разрезе соответственно на фиг. 5 и 6 - с несколькими ленточнъг и пучка ми в плане и в разрезе соответственно; на фиг.7 и 8 - с ленточным пучком, замкнутым в кольцо в плане и в разрезе соответственно); на фиг. изображен выходной резонатор с несколькими выводами мощности (на фиг.9 - с двумя ленточными пучками; на фиг.10 - с кольцевым пучком и выводами с внутренней стороны резонато- pa; на фиг.1I - с кольцевым пучком и выводами с внутренней и наружной сторон резонатора); на фиг.12, 13 показан сеточно-катодньй узел (на

,- fo

15

20, , 25 30 35

4045gogg

052

фиг,12 - с отдельной формирующей системой; на фиг.13 - вариант выполнения ),

Устройство (фиг. 1 и 2) состоит из протяженного источника -электронов катода 15 протяженной - параллельной катоду 1 - сетки 2, электродов 3, формирующих электронньй поток 4 в виде ленты, входного (модулирующего) резонатора 5., промежуточных резонаторов 6, выходного резонатора 7, фокусирующей (сопровождающей) системы 8 и коллектора 9.

Кроме того, на фиг. 2 изображен вариант исполнения предлагаемого устройства с трактом 10 подачи усиливаемого сигнала как во входной резонатор 5; так и в дополнительный входной резопагор 1, находящийся под высоким потенциалом и содержащий катод 1 электронов (катод )и сетку 2, посредством антенн 12 и 13. Источник 1 и сетка 2 обрамлены металлическими поверхностями так, что образуют П- или Н-образный резонатор 14 бегущей волны (,, 3).

В варианте вьтолнения устройства резонатор выполняют так, что его стенки 15 (при подаче напряжения ин- жекции ) формируют к пространстве до- полнительньш резонатор 14 - входной резонатор 5 электрическое поле, идентичное полю в пространстве формирую™ щие электроды 3 - резонатор 5.

Б процессе работы на резонатор 14 подают напряжение отрицательной полярности 1-500 кВ, а в тракт 10 - СВЧ-сигнал, подлежащий усилению. Часть мощности этого сигнала через систему антенн 12 и 13 поступает в зазор сетка 2 - катод и осуществляет СВЧ-отсечку электронного тока, инжектируемого катодом. Электроны в положительные полупериоды СВЧ-колебаний поступают в пространство сетка 2 - резонатор 5. Наличие электродов 3 способствует формированию потока электронов 4 в виде ленты. Этот поток проходит через щели, прорезанные по центру широких стенок волноводов, образующих резонаторы 5-7 (щели прорезают по линии нулевых поперечных токов, фиг- 1-8). Во входной резонатор 5 также вводят сигнал, подлежащий усилению (фиг, 2), Этот сигнал производит модуляцию электронов по скорости.

Система 8, выполненная, например, в виде электростатических линз, обеспечивает прохождение потока электронов 4 через все щели в резонаторах 6 и 7. При движении электронов от резонатора 5 к резонатору 7 модуляция по скорости приводит к образованию сгустков электронов (волны пространственного заряда). Они индуци- руют в резонаторах 6 и 7 высокочастотные электромагнитные поля. Поля в резонаторах 6 подгруппировывают пучок (аналогично процессу в промежуточных резонаторах прямопролетных клистронов). В выходном резонаторе 7 электронный поток индуцирует мощное электромагнитное поле, распространяющееся в резонаторе 7 в виде бегущей волны, и, взаимодействуя с ним, от- дает свою кинетическую энергию. Для нормального функционирования резонаторы бегущей волны 5-7 выполняют так, чтоб фазовая скорость во всех кольцевых резонаторах была одинакова

Для решения проблемы вывода СВЧ- энергии из резонатора 7 и придания конструкции компактности предлагается выводы энергии сделать с внутренней стороны выходного резонатора 7 бегущей волны (в соответствии с фиг. 10) или с внутренних и наружных сторон (в соответствии с фиг. 9 и 11).

Формула

и 3

обретения

1.СВЧ-прибор 0-типа, содержащий протяженный катод, входной и выходной резонаторы бегущей во|1ны с устройствами ввода или вьгеода энергии, систему формирования и фокусировки электронного пучка и коллектор, отличающийся тем, что, q целью повышения КПД, в него введен дополнительный входной резонатор бегущей волны с устройством ввода энергии, емкостный зазор взаимодействия которого образован поверхностью катода и сеткой, расположенной параллельно поверхности катодов.

2.СВЧ-прибор по п. 1, отличающийся тем, что стенки дополнительного входного резонатора, примыкающие к сетке, образуют элект- роды системы формирования электронного пучка.

3.СВЧ-прибор по п. 1, о т л и - чающийся тем, что выходной резонатор содержит по.крайней мере два устройства вывода энергии.

4.СВЧ-прибор по пп. 1 и 3, о т- .личающийся тем, что выходной резонатор выполнен замкнутым, а устройства вывода энергии установлены с внутренней его стороны.

г

в

7

/4

иг.З

иг.5

LibJ i r 1

(Риг.

LJ.

EJ

Риг.6

Изобретение относится к области электротехники. Цель изобретения - повьшение КПД СВЧ-прибора. СВЧ-прибор 0-типа содержит протяженный катод 1, протяженную сетку 2, электроды 3, формирующие электронньй поток (ЭП) 4 0 73 / / в виде ленты, входной резонатор () 5, промежуточные Р 6, выходной Р 7, фокусирующую систему 8, коллектор 9, тракт 10 подачи усиливаемого сигнала. Цель достигается тем, что в СВЧ-прибор введен входной Р 11 бегущей волны, находящийся под высоким потенциалом и содержащий катод и сетку. В описании изобретения приведены вари- анть: конструктивного выполнения входного Р бегущей волны. Изобретение позволяет повысить КПД СВЧ-прибора в 1,5-3 раза и может быть использовано в приборах СВЧ-электромагнитных колебаний, в которых ЭП взаимодействует с быстрой электромагнитной волной (фазовая скорость которюй больше скорости света). 3 з.п. ф-лы, 13 ил. (Л ff(d со 4

IZJ

СИ

ИГ)

uu

I-LIJ

6/.7

СП

mj

QJua.8

(риг.10

fpuff.9

Фиг.И

5

X

Фиг. 42

Редактор А.Шандор

Составитель Е.Шитова Техред А.Кравчук

Заказ 5123/48 Тираж 696Подписное

ВНИИГШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. 15

Корректор А.Обручар