ПРИБОР М-ТИПА Советский патент 1970 года по МПК H01J23/24 H01J25/44 

Изобретение относится к классу приборов магнетронного типа с бегущей волной (ЛБВМ и ЛОВМ), усовершенствует конструкцию узла отрицательного электрода.

Известно, что в приборах магнетронного типа между вводом и выводом энергии распространяются паразитные быстрые волны, которые образуются на неоднородностях замедляющей системы и ВЧ трансформаторах ввода и вывода энергии.

Экспериментально установлено, что значительная часть энергии быстрых волн распространяется по ВЧ каналам, образованным отрицательным электродом и корпусом лампы, а также отрицательным электродом и элементами замедляющей системы. В зависимости от конструкции эти два канала могут быть связаны между собой в большей или меньшей степени.

Известны несколько вариантов конструкций приборов и их отдельных узлов, которые отличаются уменьшенной величиной паразитной обратной связи между выводом и вводом энергии за счет подавления быстрых волн, связанных с отрицательным электродом. В большинстве приборов типа ЛБВМ это обеспечивается разделением отрицательного электрода на сегменты и размещением ВЧ сосредоточенных поглотителей в разрывах между сегментами.

Недостатком этой конструкции является низкая эффективность подавления быстрых волн, вследствие шунтирования поглотителей емкостями, образованными торцами смежных сегментов.

В предлагаемом изобретении для подавления быстрых волн, связанных с отрицательным электродом, заменяют часть отр щательпого электрода одним или несколькими отрезками замедляющих систем с больщим распределенным затуханием или поглощающими вставками. При этом эти отрезки располагают или со стороны пространства взаимодействия, или со стороны, противопололСной пространству взаимодействия, или одновременно с обеих сторон. Эти отрезки поглощающих замедляющих систем в начале и в конце иметь элементы согласования с соответствующими каналами распространения быстрых волн.

На чертеже дано схематическое изображение предлагаемой конструкции.

Нрибор М-типа действует следующим образом.

Пространство взаимодействия электронного потока / с ВЧ полем замедленной волны в приборе магнетронного типа (на чертеже для примера дано схематическое изображение лучевой ЛБВМ) образовано противолежащими поверхностями положительно заряженной замедляющей системы 2 (в дальпейшем она называется активной замедляющей системой) и отрицательно заряженного электрода 3 в виде проводящей металлической пластины. Электрод 3 может состоять из отдельных, связанных между собой по постоянному току сегментов (4,3...). Перпендикулярно плоскости чертелса и электрнческим силовым линиям между системой 2 и электродом 3 в пространстве взаимодействия прибора магнитной системой создано скрещенное магнитное поле Н, величина которого влияет на переносную скорость (в направлении оси ОХ) потока 1 и на характер электронных траекторий.

Отличительным иризнаком предлагаемой коиструкции является то, что часть отрицательного электрода прибора заменена одним или несколькими элементами в виде отрезков 5 и 6 замедляющих (периодических) линий- систем с больщими потерями для СВЧ сигналов, которые распространяются но этнм отрезкам замедляющих линий. Отрезки 5 и б на чертеже имеют вид гребенчатого типа.

Быстрые волны, возникающие на неоднородностях замедляющей системы 2 и в области ВЧ трансформаторов выводов 7 и вводов 8 энергии (соответственно), распространяясь от вывода к вводу, образуют цепь паразитной обратной связи. ВЧ каналами для распространения быстрых волн служат двухпроводные линии, образованные отрицательным электродом 3 и элементами замедляющей-системы 2 и отрицательным электродом 3 и кориусом лампы 9. Быстрые волны возбуждают отрезки 6, которые обращены к системе 2, и отрезки 5. По высокой частоте отрезки 5, 6 соединены (связаны) со смежными отрезками отрицательного электрода 3.

Отрезки 5, 6 поглощающих систем могут быть расноложены со стороны электронного потока 1 (отрезок 6), со стороны, противоположной потоку / (отрезок 5), или одновременно с обеих сторон, как это изображено на чертеже. Число отрезков 5 и 6 систем может быть достаточно нроизвольным и определяется требованиями к уровню поглощаемой энергии быстрых волн и степени их поглощения (величины затухания). Потери в отрезках 5 и 6 могут быть созданы внесением сосредоточенных поглощающих элементов, распределенными поглотителями 10 или с помощью поглощаемых материалов, нанесенных неносредственно на отрезки 5 и 6 систем. Величина затухания этих отрезков определяется уровнем энергии паразитных быстрых волн. Чем выше уровень излучаемой энергии волн, тем требуется больщий уровень затухания. Для увеличения затухания отрезки 5 и 6 поглощающих структур могут иметь ВЧ разрывы, подобные тем, которые применяются в настоящее время в СВЧ приборах с распределенным взаимодействием, иаирпмер в ЛБВО. Отрезки поглощающих систем быть согласованы но волновому сопротивлению с двухпроводными линнямн, образованнымн отрицательиым электродом 3, элементами замедляющей системы 2 и корпусом лампы 9. С этой целью начальиые участки отрезков 5 и 6 поглощающих систем, снабжены ВЧ трансформаторными переходами. Согласующие переходные участкн 10 поглощающих отрезков 5 и 6 будут способствовать уменьшению отражений ВЧ сигналов в местах соедииения электрода 3 -с отрезками 5 и 5 замедляющих

систем, что позволит подавить или существенно снизить в областях сочленения элемеитов 3, 4, 5, 6 паразитное излучение (вторичное нереизлучение) быстрых волн, возбуждающих отрезки поглощающих систем 5, 6.

Быстрые волны могут возбул даться на отдельных частотах или участках частотного дианазоиа. Поэтому рабочий диапазоп отрезков 5, 6, поглощающих спстем с необходимым поглощением ВЧ сигналов следует выбирать таким, чтобы он соответствовал диапазону возбулсдаемых быстрых волн или обеспечивал требуемое затухание отдельных, наиболее интенсивных составляющих спектра быстрых волн, если мощность остальных менее интенсивных составляющих не приводит к ухудшению выходных нараметров лампы.

Конструктивно это может быть выполнено в виде ряда параллельно или последовательно включенных поглощающих систем 4 одинакового или разного тннов (нанример лестница, спираль и т. д.) и настроенных на поглощение наиболее иитенсивиых составляющих спектра быстрых волн или перекрывающих весь диапазон возбуждения быстрых волн с

необходимой величиной затзхания.

Предлагаемая конструкция имеет еще ряд нринципиальных особенностей.

Поверхность отрезков 5, 6 ноглощающих систем, обращеиных к активной системе 2, является иродолжепием иоверхности отрицательного электрода 3, обращенной к системе 2. Потенциал отрезков 5, 6 поглощающих систем выбирается равиым потенциалу отрицательного электрода, а расстояние между

нротиволежащими сторонами элементов систем 2 и отрезком 5 выбрано таким, чтобы в этой области не нарушался синхронизм нереносной скорости электронного потока и фазовой, скорости замедленной волны в активиой системе ..

Параметры отрезков 5, 6 замедляющих систем (период, фазовый сдвиг на ячейку и т.н.), определяющие фазовую скорость раснространения ВЧ волн в этих поглощающих системах, следует выбирать такими, чтобы фазовые скорости замедленных волн в системах 2, 5, 6 были несинхронны. Это позволит избел ать взаимодействия электроиного нотока 1 с ВЧ волнамн, распространяющимися в отрезках 5, 6 поглощающих систем. При этом энергия подобного гззанмодействия будет достаточно малой.

При выборе местоположения отрезков 5, 6 ноглощающих систем но длине пространства резки 6 вблизи вывода 7 энергии, так как в этой области максимум ВЧ поля системы 2 и часть полезной мощности может рассеиваться на поглощающих отрезках 6, обращенных к электронному потоку. Если размещать поглощающие элементы вблизи ввода 8 энергии в области слабого ВЧ поля системы /, то быстрые волны, распространяющиеся по отрицательному электроду, могут вызвать дефокуснровку электронного луча. В качестве отрезков поглощающих замедляющих линий можно использовать также системы тина прямоугольная спираль, которые включены в разрыв между секциями отрицательного электрода вместо части его и поглощают одновременно быстрые волны из обоих ВЧ каналов их распространения. В качестве поглощающих отрезков могут использоваться и другие типы замедляющих систем, например, различные модификации лестничных систем, меандровые линии и т. п. Подобное конструктивное усовершенствование узла отрицательного электрода для подавления быстрых волн, заключающееся в замене части отрицательного электрода («холодного катода) отрезками поглощающих замедляющих систем, может быть использовано также в других типах магнетронных приборов (ЛОВМ, усилитель ультрон, ЛБВМ сопряженного типа с отрицательно заряженной замедляющей системой и т. д.). Предмет изобретения 1. Прибор М-типа, содержащий замедляющую систему и отрицательный электрод, состоящий из нескольких отдельных частей и образующий с замедляющей системой пространство взаимодействия, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента усиления и стабилизации работы прибора, некоторые части отрицательного электрода выполнены в виде замедляющих систем с согласующими элементами на концах. 2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что части отрицательного электрода, выполненные в виде замедляющих систем, расположены со стороны пространства взаимодействия. 3.Прибор по п. 1, отличающийся тем, что части отрицательного электрода, выполненные в .виде замедляющих систем, расположены со стороны, противоположной пространству взаимодействия. 4.Прибор по п. 1, отличающийся тем, что части отрицательного электрода, выполненные в виде замедляющих систем, расположены со стороны пространства взаимодействия и со стороны, противоположной пространства взаимодействия.

(

3 f