МОЩНЫЙ РЕЛЯТИВИСТСКИЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ СВЧ-ПРИБОР Советский патент 1994 года по МПК H01J25/00 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к мощным электронным релятивистским приборам.

Целью изобретения является повышение выходной мощности и рабочей частоты.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема предлагаемого электронного прибора, содержащего кольцевой термокатод 1, анод 2, выполненный в виде диска с кольцевой щелью 3. Центральная часть анода 4 укреплена с помощью держателя, внутри которого выполнен ввод СВЧ-энергии 5. Держатель выполнен в виде центральной трубы 6 и скрещенных с ней трубчатых разветвлений, составленных по крайней мере из двух трубок 7, проходящих через отверстия в держателе катода 8 на расстоянии, обеспечивающем пробивную прочность. Трубки крепятся на корпусе 9, находящемся под потенциалом анода. При необходимости охлаждения центральной части анода в трубках 6 и 7 держателя может быть выполнена система охлаждения.

Квазиоптическая электродинамическая система 10 имеет поперечные размеры не менее 3 λ (где λ - рабочая длина волны) и в зависимости от характера взаимодействия электронного пучка 11 с электромагнитным полем может быть выполнена в виде однородной или неоднородной периодической структуры, обеспечивающей необходимое усиление или генерацию СВЧ-колебаний, а также управление распределением выходной мощности на окне вывода энергии 12.

Прибор помещен в однородное магнитное поле, создаваемое, например, соленоидом 13. Электронный пучок оседает в коллектор 14. При необходимости в коллекторе могут быть выполнены пазы для увеличения поверхности съема тепла. Ввод СВЧ-энергии осуществляют через окно 15.

Прибор работает следующим образом.

Электронный поток имитируется кольцевым термокатод-катодом 1 и ускоряется в электрическом поле, распределение которого определяется дисковым анодом и формой катода. Силовые линии электрического и магнитного полей близки к параллельным, что обеспечивает возможность формирования тонкого трубчатого электронного пучка в магнитном поле с относительно низкими значениями индукции, а также создает поток близкий к ламинарному. Ускоренный электронный поток в квазиоптической электродинамической системе взаимодействует с электромагнитным полем, излучая когерентные электромагнитные колебания. Электродинамические системы в предлагаемом приборе могут быть различными. Для относительно длинноволновых диапазонов длин волн возможна реализация черенковского взаимодействия, при укорочении рабочей длины волны более эффективно использование когерентного дифракционного излучения электронов. Распределение электромагнитного поля на выходном окне 12 при использовании многоволновых механизмов усиления или генерации может изменяться при регулировании напряжения. С помощью ввода энергии 5 внешнего сигнала в электродинамической структуре обеспечивается либо режим его усиления, либо стабилизация и синхронизация частоты в режиме генерации.

В предлагаемом устройстве благодаря отсутствию катодной плазмы достигаются большие значения средней мощности, за счет реализации режима периодического следования импульсов возможен и непрерывный режим работы прибора. За счет обеспечения условий формирования трубчатого прямолинейного электронного пучка при условии в однородном электрическом поле (за счет дискового анода) значительно расширяется диапазон рабочих частот.

Как показывают расчеты, возможно создание усилительного прибора в миллиметровом диапазоне длин волн с импульсными мощностями в десятки мВт, средними мощностями в десятки кВт при магнитных полях 50-1000 Э, т.е. при магнитных полях на порядок меньше, чем у существующих релятивистских приборов.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к мощным электронным релятивистским приборам. Цель изобретения - повышение выходной мощности рабочей частоты, которая достигается за счет того, что с помощью кольцевого термокатода 1, расположенного в области однородного магнитного поля, и дискового анода с кольцевой щелью 3 формируется полый цилиндрический прямолинейный поток релятивистких электронов. Поперечные размеры электронного потока и электродинамической структуры значительно превосходят рабочую длину волны. При этом можно обеспечить взаимодействие черенковского и дифракционного типов в достаточно широкой области рабочих частот. С помощью ввода 5 энергии внешнего сигнала в электродинамической структуре обеспечивается либо режим его усиления, либо стабилизация и синхронизация частоты в режиме генерации. 1 ил.

МОЩНЫЙ РЕЛЯТИВИСТСКИЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ СВЧ-ПРИБОР, содержащий соосно расположенные электронную пушку с кольцевым термокатодом и анодом, квазиоптическую электродинамическую структуру, магнитную фокусирующую систему, ввод и вывод СВЧ-энергии и коллектор, отличающийся тем, что, с целью повышения выходной мощности и рабочей частоты, термокатод расположен в области однородного магнитного поля, при этом перпендикуляр к его рабочей поверхности, проходящий через средний диаметр катода, параллелен оси прибора, анод выполнен в виде диска с кольцевой щелью, средний диаметр которой равен среднему диаметру катода, а ввод СВЧ-энергии расположен в центральной части диска анода.