ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА ДЛЯ СВЧ-ПРИБОРА ТИПА "О" Советский патент 1996 года по МПК H01J23/07 

Изобретение относится к электронной технике, а именно к электроннооптическим системам (ЭОС) электровакуумных приборов (ЭВП), и может найти широкое применение в многорежимных приборах сверхвысоких частот (СВЧ) типа "О" в качестве электронной пушки с низковольтным бестоковым управлением мощностью пучка.

Целью изобретения является повышение токопрохождения, уменьшение управляющего напряжения и расширение функциональных возможностей путем обеспечения многорежимной работы.

Сущность предложенного технического решения заключается в том, что выполнение эмиттера в виде двух или более кольцевых эмиттеров, расположенных концентрично и разделенных дополнительными управляющими электродами в виде изолированных друг от друга коаксиальных цилиндров, обеспечивает повышение токопрохождения за счет ламинарной внутренней структуры пучка при многорежимной работе прибора и низковольтном бестоковом управлении мощностью пучка.

На фиг.1 изображена конфигурация электродов и электрическая схема включения многорежимной электронной пушки с низковольтным бестоковым управлением мощностью пучка; на фиг.2 траектории электронов в режиме 1. Внутренний (n=1) и внешний (n= 2) эмиттеры открыты; на фиг.3 траектории электронов в режиме II. Внутренний (n=1) эмиттер открыт, внешний (n=2) заперт; на фиг.4 траектории электронов в режиме III. Внутренний (n=1) эмиттер заперт, внешний (n=2) открыт.

Пушка содержит два кольцевых эмиттирующих сегмента: внутренний (n=1) эмиттер 1 и внешний (n=2) эмиттер 2. Внутренний эмиттер 1 охвачен парой управляющих электродов, один из которых выполнен в виде штыря 3 и проходит через отверстие в центре эмиттера, дополнительный электрод 4 выполнен в виде коаксиального цилиндра, расположенного с внешней стороны эмиттера 1. Внешний эмиттер 2 также охвачен другой парой коаксиальных управляющих электродов: внутренним дополнительным цилиндрическим электродом 5 и внешним цилиндрическим электродом 6. Управляющие электроды 3-5 электрически изолированы от катодов-эмиттеров 1, 2 и попарно (электроды 3, 4 и электроды 5, 6) подключены к источникам управляющих напряжений, с помощью которых подают напряжения постоянного смещения и импульсные управляющие напряжения U_упр. Между катодами-эмиттерами 1, 2 и анодом 7 приложено постоянное ускоряющее (анодное) напряжение U.

Предложенная электронная пушка работает следующим образом.

При подаче на электроды 3-6 положительных импульсов управляющего напряжения U_упр1,2 > 0 эмиттеры 1,2 открыты. Испускаемые ими электронные потоки 8, 9 фокусируются с помощью электродов 3-6 в отверстие ускоряющего электрода-анода 7. В этом случае ток пучка максимален и равен сумме токов, испускаемых обоими эмиттерами (фиг.2). При снятии с управляющих электродов 5, 6 положительного импульса управляющего напряжения U_упр.2 > 0 верхний эмиттер 2 закрыт и пушка формирует поток 8 с минимальным током (фиг.3). Аналогично при снятии с электродов 3, 4 положительного импульса управляющего напряжения U_упр.1 > 0 внутренний эмиттер запирается, и пушка формирует поток 9 с промежуточным значением величины тока (фиг.4). Таким образом, пушка с двумя кольцевыми эмиттерами (N=2) может работать при трех уровнях мощности пучка.

При других вариантах выполнения конструкции предложенного технического решения, например с числом кольцевых эмиттирующих сегментов N>2, пушка может работать в CiN

Выполнение эмиттера в виде двух или более (N> 2) концентрических кольцевых сегментов обеспечивает низковольтное управление мощностью пучка. Это подтверждается проведенными расчетами на ЭВМ, которые показали, что величина управляющего напряжения U_упр.n зависит от анодного напряжения U, ширины Δ n и среднего диаметра D_n кольцевого эмиттера, а также от величины тока I_n (или микропервеанса P_μ.n) пучка, испускаемого эмиттером. Индексом n здесь и далее обозначен порядковый номер эмиттера (n=1,2,N; N число эмиттеров).

С учетом разброса параметров размеры эмиттеров определены следующим соотношением:
K , где К 32-62 постоянный коэффициент, (мкА)³·В^-9/2;
P_μ микропервеанс пучка, мкА·В^-3/2.

Соотношение справедливо при произвольном сочетании паpаметров и P_μ в диапазоне P_μ < 1,0 мкА/В^3/2 и <1. В частности для приведенного примера предлагаемой конструкции пушки относительная величина управляющего напряжения и параметры P_μ и принимают следующие значения: для внешнего эмиттера (n=2) 0,128; P0,246 мкА/В^3/2, U_упр/U=0,024-0,031 и U_упр/U=0,03 по данным расчета на ЭВМ; для внутреннего эмиттера (n=1) 0,263; P0,176 мкА/В^3/2; U_упр/U=0,022-0,028 и U_упр/U=0,025 по расчету по ЭВМ.

Предложенная электронная пушка формирует ламинарный электронный поток во всех режимах работы прибора. Ламинарность потока обеспечивает его согласование с магнитным полем и является необходимым условием высокого токопрохождения через отверстие в ускоряющем электроде-аноде и пролетный канал. В многорежимных пушках-аналогах с сетками трудно достичь высокого токопрохождения (на уровне 99%) вследствие неламинарной структуры пучка и наличия в пучке электронов с большими радиальными скоростями, которые оседают либо на анод, либо на замедляющую систему. Для ослабления вредного влияния таких электронов в пушках с сетками применяют специальные устройства (скрепперы пучка), усложняющие конструкцию пушки и заведомо понижающие токопрохождение на коллектор, в них также необходимо повышать индукцию фокусирующего магнитного поля, что приводит к увеличению массы и габаритов прибора.

Изобретение относится к электронной технике. Цель изобретения - повышение токопрохождения, уменьшение управляющего напряжения и расширение функциональных возможностей электронной пушки. Эмиттер выполнен в виде двух и более кольцевых эмиттеров 1 и 2, расположенных коаксиально, последние разделены управляющими электродами 4 и 5. Предложенная компоновка обеспечивает ламинарность внутренней структуры пучка при многорежимной работе прибора и низковольтном бестоковым управлением мощностью пучка. В описании приведено соотношение определяющее ширину и средний диаметр каждого кольцевого эмиттера 1 и 2. 4 ил.

ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА ДЛЯ СВЧ-ПРИБОРА ТИПА "О", содержащая вогнутый кольцевой эмиттер с рабочей поверхностью в виде сферического сегмента, управляющие электроды, выполненные в виде штыря, проходящего через отверстие в центре эмиттера, и цилиндра, охватывающего кольцевой эмиттер, анод в виде диафрагмы, отличающаяся тем, что, с целью повышения токопрохождения, уменьшения управляющего напряжения и расширения функциональных возможностей путем обеспечения многорежимной работы, пушка содержит по крайней мере два кольцевых эмиттера, расположенных концентрично, между которыми расположены два дополнительных управляющих электрода в виде изолированных друг от друга коаксиальных цилиндров, при этом ширина и средний диаметр D каждого кольцевого эмиттера определены соотношением

где P_μ - микропервеанс пучка, мкА/В^3 / 2;
U_у п р - управляющее напряжение, В;
U - анодное напряжение, В;
D - ширина кольцевого эмиттера, м;
D - средний диаметр кольцевого эмиттера, м;
K = 32 - 62 мкА/³В^- 9/² - постоянный коэффициент.