ЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Советский патент 1969 года по МПК H01J25/587 

Изобретение относится к области электронных приборов СВЧ-диапазона.

Известен умножитель частоты, представляющий собой магнетрон с резонаторами разных размеров, расположенными в общем анодном блоке и настроенными соответственно на входную и выходную (кратные) частоты. До сих пор подобные устройства не получили развития, что в значительной мере связано с низкой эффективностью группирования электронного потока и отбора энергии в такой системе.

В предложенном умножителе для обеспечения высокой кратности умножения частоты и повышения к.н.д. количество резонаторов второй (выходной) резонаторной системы в целое число раз превыщает количество резонаторов нервой (входной) системы. При этом резонансная частота второй системы в такое же число раз превышает резонансную частоту нервой системы.

На чертеже схематически изображен предложенный прибор.

Умножитель имеет две резонаторные системы, каждая из которых замкнута в кольцо подобно резонаторным системам современных магнетронных генераторов. Резонаторная система / играет роль входного каскада умножителя (группирователя электронного потока) и настроена на частоту входного сигнала о.).. Система 2, расположенная соосно системе /,

настроена на частоту юа- кратную частоте соь По оси обеих систем расположен отрицательный электрод 3, имеющий эмиттирующую коническую или цилиндрическую поверхность / в области первой резонаторной системы.

Внутренняя поверхность системы 1 имеет форму усеченного конуса с вершиной, обраш.енной в сторону второй резонаторной системы. Благодаря этому первый каскад умножителя играет роль не только груннирователя электроиного потока, но и инжекторной магнетронной пушки тииа Кайио-Тейлора. При этом обеспечивается группирование спирального электронного потока, поступающего из

первого каскада во второй, при отсутствии связи между каскадами но СВЧ-полю. Одновременно обеспечивается значительное сокращенне протяженности магнитного зазора. Вращательное движение электронного потока создается не входным СВЧ-сигналом, а постоянными скрещенными иолями. Высокочастотная энергия электронного пучка может быть много меньше энергии, сообщаемой источником постоянного тока. В выходном каскаде электроны отдают не кинетическую, а потенциальную энергию, что обеспечивает уменьщение потерь преобразования и позволяет получить усишеиие при высокой кратности умнон-сения частоты. Количество резонаторов в

ля должно превышать.число резонаторов (число щелей) 60 входном блоке в целое число раз, в точнрстн равное кратности умножения частоты.

П;ри большой кратности умножения (т 5- - 10 и более) целесорбразно выбирать число Л минимальным, равным 2. При этом конический анод «активной пушки имеет две щели, иараллельные оси прибора.

Ввод и вывод энергии в системах У и 2 обеспечиваются обычными способами, например, с помощью петель или отверстий. Для упрощения питания умножителя системы / и 2 могуг быть соединены по постоянному току. В последнем случае диаметры пространств взаимодействия входного и выходного каскадов должны быть одинаковьши для обеспечения иеизменности постоянного электрического поля (i 2)- Экранировки резонаторных систем / и 2 по высокой частоте не требуется, что позволяет нра:ктически полностью устранить переходную область, ухудшающую прохождение электронного потока.

Для настройки резонаторных систем на требуемые кратные частоты могут быть использованы обычные срел1ства, применяемые в магнетронных генераторах СВЧ-диапазона.

С целью повышения выходной мощности и к.п.д. умножителя возможно использование

частично эмиттирующего отрицательного электрода в области второго (выходного) каскада. Для значительного расширения рабочей полосы частоты используются нерезонансные

замедляющие системы. В этом случае для поддержания синхронизма необходимо обеспечить в рабочей полосе частот равенство фазовых скоростей замедленных волн U в первом и во втором каскадах (при равенстве папряжениостей постоянного электрического поля в пространствах взаимодействия первого н второго каскадов).

Предмет изобретения

Электронный умножитель частоты диапазона СЕЧ, содержащий две не связанные по высокой частоте соосные кольцевые резонаторные системы и цилиндрический И конический электрод, отличающийся тем, что, с целью обеспечения высокой кратности умножения частоты и повышения к.п.д., количество резонаторов второй (выходной) резонаторной системы в целое число раз превышает количество резонаторов первой (входной) системы, причем резонансная частота второй системы в такое же число раз превышает резонансную частоту первой системы.