Способ генерации мощных СВЧ-колебаний Советский патент 1989 года по МПК H01J25/00 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для получения мощных СВЧ-импульсов с перестраиваемой в процессе работы частотой, например, в радиосвязи.

Целью изобретения является упрощение процесса перестройки частоты генерируемого излучения.

Примером практической реализации предлагаемого способа может служить устройство, схематически изображенное на фиг.1 и 2.

Устройство содержит источник 1 сильноточного электронного пучка, анод 2 в виде сетки для электронного пучка, катод 3, вакуумную камеру 4, внешний СВЧ-генератор 5, окно 6 ввода внешней электромагнитной энергии в

анод-катодный промежуток, окно 7 для ввода генерируемого излучения.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника 1 сильноточного электронного пучка к промежутку анод 2 - катод 3 прикладывается напряжение U. Эмиттированные с катода 3 электроны ускоряются в промежутке, проходят анод 2 и образуют виртуальный катод. Электроны отражаются от виртуального катода и колеблются между ним и реальным катодом 3. Одновременно с включением источника 1 включается и внешний СВЧ-генератор 5. Мощность от внешнего СВЧ-ге- ;нератора 5 по тракту через окно 6 |ввода энергии поступает в анод-катодico

ный промежуток или в промежуток анод- виртуальный :катод.

Под действием внешней электромагнитной волны осуществляется группировка электронного потока, осциллирующего в области катод - виртуальный катод, и изменяется частота механических колебаний частиц.

ное изменение частоты генерируемого излучения от ,25fe,т.е.от 2800 до 3360 , (при f), и от 2800 до 2240 МГц,

х ..ll..

(при f ),

Напряженность кВ/см можно получить в прямоугольном волново

Изобретение может быть использовано, например, в радиосвязи, В способе генерации мощных сверхвысокочастотных (СВЧ) колебаний в релятивистском СВЧ-триоде с осциллирующим электронным потоком в пространстве взаимодействия в режиме вир- туального катода возбуждают высокочастотное поле 6 внешнего СВЧ-ге- нератора, электрическая составляющая Е напряженности которого в направлении осцилляции электронного потока и его частота f удовлетворяют выражениям 0, ,25f, где и - напряжение на аноде триода; d - расстояние между катодом и анодом триода; f - частота излучения релятивистского СВЧ-триода в отсутствии внешнего высокочастотного поля. Упрощается процесс перестройки частоты генерируемого излучения. 2 ил. с 9 (Л

Электроны, попадающие в ускоряющую Ю де 10-сантиметрового диапазона длин

полуволну высокочастотного поля, увеличивают свою энергию и теряются на катоде. Электроны, находящиеся в тормозящей фазе волны, остаются в пространстве взаимодействия и длительное время совершают колебания вокруг анода-сетки. Уменьшение энергии этих электронов приводит к уменьшению амплитуды и изменению периода их колебаний, а следовательно, частоты по сравнению с частотой собственных колебаний электронов пучка без внешнего электромагнитного поля. Изменение частоты колебаний электронов связано .с зависимостью частоты механических колебаний от энергии частиц. В результате изменяется и частота генерируемого излучения в зависимости от напряженности, создаваемой внешним СВЧ-генератором в катод-анодном промежутке, и от расстройки его частоты

Например, триодный СВЧ-генератор с параметрами кВ, расстоянием между анодом и катодом ,6 см при диаметре катода 10 см генерирует I/ излучение мощностью 1, с частотой f г 2800 МГц. При- создании в анод-катодном промежутке внешнего СВЧ-поля с напряженностью Е от О до 50 кВ/см и с частотой , где y 0,25fj,, т.е. 2100 МГц или f fo+5 3500 МГц, происходит плав

волн в вакууме при мощности 30 МВт. При увеличении напряжения на аноде триодного СВЧ-генератора и напряженности внешней электромагнитной волны в анод-катодном промежутке изменение частоты генерируемого излучения можно довести до 40%.

Формула изобретения

Способ генерации мощных СВЧ-коле- баний в релятивистском СВЧ-триоде с осциллирующим электронным потоком в пространстве взаимодействия в режиме виртуального катода, отличающийся тем, что, с целью упроще-, .ния процесса перестройки частоты генерируемого излучения, в пространстве взаимодействия возбуждают высокочастотное поле от внешнего СВЧ-генератора, электрическая составляющая Е напряженности которого в направлении осцилляции электронного потока и его частота f удовлетворяют следующим выражениям:

0 EcU/d;

0,75f,f 1,25f,

где и - напряжение на аноде триода,В; d - расстояние между катодом и анодом

триода, м

, fo

частота излучения релятивистского СВЧ-триода в отсутствии внешнего высокочастотного поля, Гц.

./

СП