ЭЛЕКТРОННЫЙ СВЧ-ПРИБОР СО СКРЕЩЕННЫМИ ПОЛЯМИ(ФАЗМАТРОН) Советский патент 1970 года по МПК H01J25/00 

В лучевых приборах магиетронного типа не удается полностью преобразовать потенциальную энергию электронного потока в высокочастотную энергию. Часть электронов, которые в момент влета в проетрапство взаимодействия попадают в ускоряющее -высокочастотиое поле (обычно их называют неправильнофазовыми электронами), не успевают передать запас потенцпальиой энергпи полю, что сппжает к.п.д. прибора. Фазу неправильиофазных электронов можно скорректировать путем измеиения конфигурапип отрицательного электрода в результате чего меняются напряжеппость статического электрпческого поля и соответственно скорость движеипя иеправильнофазных электронов. Последнее нрнводит к изменению фазы электронов относительно бегущей волнь в замедляюп1,еГ системе. Однако в зтом случае не удается одновременно сун1ественно повысить к.п.д. и уменьшить длииу прибора из-за малой эффективиости такой иерефазировки электронов.

Целью изобретения является новышеппе к.п.д. прибора и уменьшение его длины. Для этого в прпбор, содержащий электронную пушку, пространство взаимодействия электронного потока е полем замедленной электромагнитной волны, образованное нротиволежащими поверхностями замедляющей системы и отрицательного электрода, поверхность

которого со стороны пространства взаимодействия снабжена пазами или выстуиами, расиоложеинымп параллельно магннтным снловым лннпям, установлен фазнрующий электрод, расположенный между нушечным концом нрибора и областью питенсивного оседания электроиов на замедляющую систему в месте расположения назов пли выступов на поверхности отрицательного электрода. Фазнрующий

электрод выполиен в виде проводящей иластииы, параллельпо поверхности замедляющей системы. Геометрические размеры областей пространства взаимодействия между фазируюншм электродом и замедляющей системой

и отрпцательпым электродом выбраны из условпя пзменепия иримерио па 180° фазы иеиравильнофазных электронов, проходящих между поверхностямн фазирующего и отрицательного электродов, относнтельно фазы

правильпофазных электронов.

В пространство взапмодействия может быть введепо песколько фазнрующнх электродов, расположенных последовательно с зазором, а между фазирующим и отрицательным электродами может быть размещен дополнительный корректирующий электрод.

с корректирующим электродом между фазирующим и отрицательным электродами.

Прибор включает электронную пушку / (фиг. 1), замедляющую систему 2, отрицательный электрод 3 с назом 4, над которым параллеЛьно силовым линиям магнитного поля размещен фазирующий электрод 5.

Электронный поток 6, сформированный нущкой I, движется в пространстве взаимодействия между противолежащими поверхностями замедляющей системы 2 и отрицательного электрода 3 в направлении коллектора 7. Скорость движения электронов равна отношению напряженностей электростатического и скрещенного магнитного полей в пространстве взаимодействия. Входной высокочастотный сигнал передается в замедляющую систему 2 через ввод 8. Во время движеиия электронный ноток 6 взаимодействует с высокочастотным нолем замедленной волны системы 2, причем скорости движения волны и потока равны.

Правильнофазные электроны S взаи.модействуют с тормозящим высокочастотным нолем, отдают свою потенциальную энергию и направляются к замедляющей системе 2. Неправильнофазные электроны 10 отбирают энергию у высокочастотного ноля ц приближаются к отрицательному электроду 3. Таким образом, процесс взаимодействия потока и волны приводит к «рассортировке электронов по энергиям и к раснределепию их по высоте пространства взаимодействия.

Фазирующий электрод 5, параллельный плоскостям системы 2 и электрода 3, размещен на участке пространства взаимодействия между вводом 5 и областью иитеисивного токооседания электронов на замедляющую систему 2. Ширина электрода 5 в направлении магнитных силовых линий- должна быть не менее щирины потока 6. Электрод 5 разделяет в сечении Л-Л электронный луч 6 на два нотока и направляет неправильнофазные электроны 10 в область дрейфа, образов;анную противолежащими поверхностями электрода 5 и паза 4. Правильнофазные электроны 9 направляются в пространство между противолежащими поверхностями замедляющей системы 2 и электрода 5 и перемещаются там синхронно с высокочастотной волной. Напряженностн электростатических нолей в пространстве между поверхностями электрода 5, электродов замедляющей системы 2 и отрицательного электрода 3 выбраны различным путем подбора расстояний между поверхностями этих электродов на участке пространства взаимодействия между плоскостями Л-Л и Б-Б, а также зависят от значения потенциала электрода 5. Разность наиря кеииостей нолей, а следовательно, и скоростей потоков ненравильнофазных 10 электронов выбрана такой, чтобы в выходной области электрода 5 (плоскость Б-Б) фаза неправильнофазпых электронов 10 после прохождения ими области дрейфа изменилась относительно фазы высокочастотного ноля в данной области простраиства взаимодействия на величину, близкую к 180°. Далее перефазированные электроны Ю взаимодействуют с тормозящим ВЧ-полем и передают ему свою потенциальную

энергию. Усиленный ВЧ-спгпал в коллекторной частн системы 2 через вывод И передается на внешнюю нагрузку.

Фазнрующий электрод 5 может быть вынолнеи в виде сплошной металлической пластины,

сетчатого или рещетчятого электродов. Г оскольку этот электрод иерехватьшает известную долю электронного потока, должпы быть приняты меры, обеспечивающие необходимую его термостойкость. Целесообразно электрод

изготовлять из термостойких материалов (например молибдена, вольфрама, тантала).

Па фиг. 2 ноказана схема нрнбора с несколькими фазирующи.ми электродами, устаповлецпыми иоследовательио друг за другом в простраистве взаимодействия иод одииаковыми или разпыми потепциалами. Во входной области нространства взаимодействия изменс.ине фазы неиравильнофазиых электронов обеспечивается с помощью выступа 12, укреплениого на электроде 3 и увеличивающего скорость дрейфа этих электронов. В выходной области изменение фазы пенравильнофазных электронов обеспечивается фазирующим электродом 5 и иазом 4. В лучевых приборах с

секционированной замедляющей систе.мой фазирующий электрод может быть размещен в области дрейфа (в разрыве) между секциями прибора, так как в области дрейфа нет замедляющей системы и с конструктивной точки

зрения гораздо проще осуществить изменение геометрии электродов, образующих пространство дрейфа (анод-отрицательный электрод). На фиг. 3 показана схема прибора с корректнрующим электродол 13, расположенным

в углублении или в пазу 4 отргщательного электрода 3. Электрод 13 электрически изолирован от электрода 3. Подбирая нотенцнал электрода 13, можно нзмеиять в иеобходимых пределах скорость дрейфа электронов Ю, перемещающихся в пространстве ме/кду противолежащими поверхиостями электродов 5 и 13 ц тем самым подбирать оптимальный режим работы прибора. Аналогичные измеиення конструкции возможны также в генераторах и усилительных ириборах с обратной волной.

Предмет изобретения

1. Электронный СВЧ-нрибор со скрещенными ПОЛЯМИ, содержащий электронную пущку, пространство взаимодействия электронного потока с полем замедленной электромагнитной волны, образованное противолежащими

иокерхностями замедляющей системы и отрицательного электрода, поверхность которого со стороны пространства взаимодействия снабжена пазами или выступами, расположенными параллельно магнитиым силовым линиям, огк.п.д. и у1меньшения длины прибора, между пушечным концом и областью интенсивного оседания электронов на замедляющую систему в месте расположения пазов нли выступов установлен фазируюпдпй электрод, выполненный в виде проводящей нластпны, параллельной поверхиостп за.медлякпцей спстемы, причем геометрпческие размеры областей пространстБЛ взаимодействия между фазпрующпм электродом п замедляющей системой и отрицательным электродом соответственно выбраны из условий изменения на 180° фазы неправпльнофазных электронов, проходящих между противолежащими поверхностями фазирующего и отрицательного электродов, относительно фазы нравпльнофазных электронов.

2.СВЧ-прибор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью раснщрення днна лпческого днапазопа работы прибора, в пространстве взаимодействия установлено последовательно с зазором несколько фазпруюнигх электродов.

3.СВЧПрпбор но п. 1, отличающийся тем, что между фазирующим п отрицательным электродами, параллельно им, установлен корректпрующпй электрически изолированный электрод.

в 2

/,.

Ф- /,

. .и :ш //// ///л

Риг,.1 ей и RI и и и ыы ©н