ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПРИБОРОВ СВЧ Советский патент 1996 года по МПК H01J23/24 

Изобретение относится к технике и электронике сверхвысоких частот (СВЧ).

Целью изобретения является увеличение сопротивления связи, расширение полосы пропускания и уменьшение габаритов замедляющей системы (ЗС).

Цель достигается тем, что в каждый резонатор ЗС вводится металлический стержень, укрепленный основанием на стенке волновода и имеющий отверстие для пропускания электронного потока на другом конце. В результате в каждом резонаторе образуются два высокочастотных зазора. Наличие двух зазоров увеличивает эффективность взаимодействия поля ЗС с электронными потоком. При этом собственная частота резонатора уменьшается, что позволяет уменьшить поперечные размеры ЗС: для цепочки связанных резонаторов (ЦРС) λ₀ (2,6-3,0)R, для стержневой ЗС λ₀ ≈ 4l.

Введение стержня меняет дисперсию, нулевая пространственная гармоника становится положительной и используется в качестве рабочей. При выборке рабочей точки вблизи π -вида период D такой ЗС меньше, чем у ЦСР, например:
D для ЦСР Φ_p= π
для стержневой 3C Φ_p= π где Φ_р фазовый угол сдвига в рабочей точке,
n_p замедление.

К_р волновое число.

Таким образом, для данного фазового угла сдвига в период в 1,5 раза меньше, чем у ЦСР.

Магнитное поле основного вида колебаний резонатора сосредоточено вблизи основания стержня, что обуславливает сильную магнитную связь через щели в диафрагмах, в результате чего расширяется полоса пропускания ЗС.

Конструкция предлагаемой ЗС изображена на фиг.1; на фиг.2 представлены результаты расчета и экспериментального исследования ЗС. (цифрами обозначены значения сопротивлений связи). Замедляющая система состоит из волновода 1, разделенного диафрагмами 2 с отверстиями 3 для прохождения электронного потока и щелями связи 4 произвольной формы на отдельные резонаторы. Между диафрагмами на стенке волновода перпендикулярно продольной оси системы закреплен металлический стержень 5 с втулкой 6 и отверстием 7 для электронного потока.

Устройство работает следующим образом.

В резонаторе возбуждается стержневой вид колебаний, характеризующийся противоположными направлениями полей в зазорах и наличием тока, текущего по стержню и диафрагмам. Магнитное поле, обусловленное этим током, сосредоточено вблизи основания стержня. Если сдвиг фаз колеблется в соседних резонаторах Φ=π токи на стенках диафрагмы имеют противоположные направления и щель не возбуждается. Частота, соответствующая Φ=π близка к собственной частоте резонатора ЗС. При Φ 0 поверхностные токи в диафрагме имеют одинаковые направления и возбуждают электромагнитное поле в щели связи. Следовательно, электромагнитное поле резонатора возмущается и частота колебаний уменьшается. В результате ЗС на основе двухзазорных резонаторов обладают положительной дисперсией и в качестве рабочей используется основная (нулевая) пространственная гармоника, имеющая максимальные значения сопротивления связи. Размеры щели определяют величину связи между резонаторами и соответственно полосу пропускания ЗС.

Результаты экспериментального и теоретического исследования. Макет ЗС изготовлен на основе стандартного волновода сечением 72 х 34 мм. Размеры макета: мм Радиус канала 4 Радиус втулки 6 Длина стержня с втулкой 25 Диаметр стержня 4 Длина зазора 2 Период 12 Толщина диафрагмы 2 Длина щели 35 Ширина щели 5
Результаты теоретического и экспериментального исследования показывают, что замедляющая система имеет ряд преимуществ.

0-я гармоника является рабочей и величина сопротивления связи на порядок превосходит прототип;
ширина полосы пропускания превышает 45%
уменьшенные поперечные размеры, т. к. высокочастотная граница отсечки определяется длиной стержня (максимальный размер исследуемой системы 85 мм, а максимальный диаметр традиционной ЦСР на данный диапазон не менее 110 мм);
уменьшенный в 1,5 раза период.

Замедляющая система (ЗС) предназначена для применения в приборах СВЧ типа 0. Цель изобретения - увеличение сопротивления связи,расширение полосы пропускания и уменьшение размеров резонаторной замедляющей системы - достигается введением в каждый резонатор перпендикулярно оси системы металлического стержня, закрепленного одним концом на стенке волновода, имеющего отверстие на другом конце, соосное с осью системы и расположенного в продольной плоскости симметрии ЗС. Достижение положительного эффекта подтверждено расчетами на ЭВМ и экспериментально. 2 ил.

ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПРИБОРОВ СВЧ, содержащая волновод, разделенный на отдельные резонаторы поперечными диафрагмами, имеющими щели связи с нулевым относительным смещением и отверстия для электронного потока, отличающаяся тем, что, с целью увеличения сопротивления связи рабочей пространственной гармоники, расширения полосы пропускания и уменьшения размеров системы, в каждый резонатор перпендикулярно продольной оси системы введен металлический стержень, закрепленный одним концом на стенке волновода, имеющий на другом конце отверстие для электронного потока и расположенный в продольной плоскости симметрии замедляющей системы со стороны щелей связи.