ГИРОРЕЗОНАНСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ Советский патент 1969 года по МПК H03F21/00 

: ...Известны гирорезонасные усилители, содержащие устройство формирования поливантового электронного потока в постоянном магнитном поле, полую электродинамическую систему, пронизываемую этим потоком, коллектор, магнитную систему, охватывающую секции группирователя, дрейфа и отбирателя указанной системы.

С целью повышения коэффициента полезного действия В предлагаемом устройстве магнитная система разделена на два соленоида - длинный, с пониженной индукцией поля, гирочастота которого соответствует целой доле, например половине или трети частоты усиливаемого сигнала, охватывающий участок от первой секции дрейфа, и короткий, с высокой индукцией поля, охватывающий секцию отбора мощности и конец участка дрейфа.

На чертеже представлена схема предлагаемого усилителя.

Усилитель содержит электродинамическую систему Л которая образует одновременно вакуумную оболочку прибора, устройство ввода 2 и вывода 3 мощности, соленоиды 4 интенсивного поля, 5, - умеренного поля, вспомогательный 6, устройство 7 формирования поливинтового электронного потока с большой энергией вращательного движения, в качестве которого может быть использована, в частности, магнетронно-инжекционная пушка (для

формования поливинтового потока могут быть использованы и другие устройства, например, основанные на отклонении первоначально прямолинейного потока в поперечных электростатических .или магнитостатических Полях). Пушка имеет «атод 8 и анод, .который может быть изолирован от корпуса, либо являться конструктивным элементом, связанным с оболочкой прибора, коллектор электронов 9, находящийся под одним потенциалом с электродинамической Системой и являющийся ее продолжением, может быть изолирован ПО постоянному току (функции Вывода мощности и коллектора можно совмещать или разделять

при наличии отдельного вывода мощности). Усилитель содержит запредельные участки 10-12 и поглотитель 13, например в виде пасты, содержащей мелкодисперсное железо для обеспечения .развязки между секциями -

группирователем 14, зоной дрейфа 15, отбирателем 16.

Усилитель включает дополнительные группирующие секции, размещенные между собой нервым группирователем и отбирателем, как

всякий секционированный усилитель. Группирующие и отбирающие секции выполняются в виде открытых резонаторов (наличие поглотителя создает имитацию излучения открытого резонатора в свободное пространство) или в

глощающими нагрузками на концах (волноводный вариант обеспечивает большее значение полосы одновременно усиливаемых частот).

Собственно новым в конструкции описываемого усилителя является разделение основного источника магнитного ноля на два соленоида - длинный 5 (умеренной интенсивности) и короткий 4 (высокой интенсивности) вместо одного длинного соленоида высокой интенсивности с намоткой вдоль всего нрибора, ,следовательно, поперечники группирователя и отбирателя выполняются различными, поскольку согласно изменению интенсивности направляющего магнитного поля, меняется и средний диаметр электронного потока.

Кривая 17 показывает зависимость напряженности осевого магнитного поля от продольной координаты.

Предлагаемый усилитель работает следующим образом.

Электронный поток, имитируемый катодом 8, испытывает одновременное воздействие осевого магнитного и радиального-осевого электрического полей, в результате чего частицы приобретают поступательную .и вращательную компоненты скорости. В нарастающем краевом магнитном поле соленоида 5 вращательная компонента скорости электронов спирализованного потока возрастает за счет уменьшения поступательной компоненты. Вводимый через устройство ввода сигнал модулирует своей частотой электроны по вращательной скорости, причем взаимодействие происходит на одной из высших гармоник гирочастоты, интенсивность поля соленоида 5 такова, что гирочастота составляет лишь часть (половина, треть и т. д.) от частоты сигнала. На участке зонного дрейфа модуляции по скорости, т. е. фактически - по гирочастоте, зависящей в релятивистском приближении от скорости (эта зависимость является принципиальной для работы гироприборов, в том числе и низковольтных), переходит в модуляцию той же частоты по азимутальному положению частиц и приводит к появлению азимутальной компоненты переменного тока, тоже частоты сигнала. Несмотря на сравнительно невысокую глубину модуляции по скорости, выбором соответствующей длины пространства дрейфа можно обеспечить высокую глубину модуляции по азимутальному положению и значительный переменный ток. В заключительной части зоны группировки, где начинает проявляться краевое поле соленоида 4, гирочастота постепенно увеличивается и достигает значения частоты сигнала. Вращательная компонента скорости электронов также возрастает, происходит догруппировка частиц по азимутальному положению, при этом частота модуляции не изменяется. Попадая в отбиратель, электроны отдают энергию, порождая высокочастотное излучение, причем взаимодействие происходит на основной гармонике гирочастоты, и это обеспечивает высокую эффективность

энергообмена в системе пучок - волна. Отработанные электроны улавливаются коллектором электронов.

Таким образом, предлагаемый усилитель экономно решает задачу обеспечения гироприбора интенсивным магнитным полем при сохранении высокой эффективности взаимодействия. Выбор режима модуляции на частоте сигнала при взаимодействии на гармонике гирочастоты позволяет отказаться от мощного

источника магнитного поля, распределенного вдоль всего прибора, и ограничиться источником интенсивного поля только в заключительной части участка дрейфа и в секции отбора энергии.

Следует отметить, что использование рел1Има основного резонанса в отбирателе не является единственно возможным. С целью снижения в целом по прибору напряженности магнитного поля можно применять в отбирающей секции режим взаимодействия на гармонике гирочастоты, например на второй, тогда секции модулирования и группирования могут работать на соответствующих кратных гармониках, например, на четвертой.

Предмет изобретения

Гирорезонансный усилитель, содержащий устройсгво формирования поливинтового электронного потока в постоянном магнитном поле, полую электродинамическую систему, пронизываемую этим потоком, коллектор, магнитную систему, охватывающую секции группирователя, дрейфа и отбирателя указанной системы, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия, магнитная система разделена на два соленоида, первый из которых создает слабое магнитное поле, гирочастота которого соответствует целой доле, например половине или трети частоты усиливаемого сигнала, а второй, охватывающий остальную короткую часть указанной системы, включая конец секции дрейфа и секцию отбирателя, создает интенсивное магнитное поле, обеспечивающее работу на основном резонансе.