ГИРОРЕЗОНАНСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ Советский патент 1971 года по МПК H03F1/04 

Изобретение относится к технике усиления электромагнитных колебаний СВЧ на основе применения электронных приборов с винтовыми пучками и может быть использовано, в частности, в качестве оконечного каскада мощных передающих устройств связи или радиолокационной аппаратуры.

Известны гирорезонансные усилители, содержащие устройство формирования поливинтового электронного потока, коллектор и полую волноводную электродинамическую систему, пронизываемую поперек этим потоком.

Недостатком известных гирорезонансных усилителей является невысокий коэффициент полезного действия и недостаточная устойчивость к самовозбуждению.

С целью повыщения коэффициент полезного действия и увеличения взаимодействия в системе пучок-волна в процессе усиления в предлагаемом усилителе электродинамическая система разделена на группирователь, образованный пространственно разнесенными параллельно расположенными волноводами с запиткой через фазовращатели от общего источника питания, и отбиратель в форме расположенного параллельно группирователю волновода переменного профиля, компенсирующего побочный эффект дополнительного набега фазы поля вдоль отбирателя, соединенный с реактивной частью мощности взаимодействия.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, вид сверху и разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 2 - вид сбоку в частичном разрезе.

Усилитель содержит электродинамическую систему /, которая одновременно является вакуумной оболочкой прибора, устройства 2 и 3 ввода и вывода мощности, основной и вспомогательный соленоиды 4 и 5 с формой витков, приближенной к прямоугольной, непоказанное на чертел е устройство формирования ленточного ноливинтового электронного потока 6 с больщой энергией вращательного движения, катод 7 пущки, при этом анод пущки может быть изолирован от корпуса или

является конструктивным элементом, связанным с оболочкой прибора, плоский коллектор 8 электронов, который может находиться под одним потенциалом с электродинамической системой либо может быть изолирован по постоянному току, запредельные участки Я ЛО и 11 и поглотитель 12 и 13 для обеспечения развязки секциями - волноводом 14 модуляции, зоной 15 дрейфа и волноводом 16 отбора энергии.

Усилитель работает следующим образом.

Поливинтовой электронный поток 6 в нарастающем краевом магнитном поле соленоида 4 увеличивает вращательную ко.мпоненту скорости электронов за счет уменьщення поперек волновод 14, который возбуждается на бегущей волне Е с помощью устройства 2 ввода сигнала. Для осуществления вентильного характера взаимодействия электронов с полем оси электронных траекторий располагаются в плоскости, имеющей равные модули обеих компонент электрического ноля, лежащих в осевом сечении волновода (при работе на основном гирорезонансе), или равные модули их производных по направлению, перпендикулярному к оси волновода и к средней плоскости электронных траекторий (при работе на второй гармонике гирочастоты), при этом исключается кумулятивная связь потока электронов с волной, бегущей в направлении от поглотителя 13 к устройству 2 ввода мощности и, следовательно, устраняется обратная связь между отдельными слоями электронного потока. Направление статического магнитного поля согласуется с положением средней плоскости электронных траекторий, в результате чего электроны вращаются в ту же сторону, что и вектор электрического СВЧ-поля рабочей, а пе паразитной, бегущей Е-волны.

Пройдя волновод 14 со сравнительно слабым полем, промодулированные в нем по вращательной скорости электроны поступают на участок 15 дрейфа, где модуляция по скорости, т. е. фактически - по массе (гирочастоте), зависящей в релятивистском приближении от скорости, переходит в модуляцию но азимутальному и дрейфовому положению частиц и приводит тем самым к появлению интенсивной азимутальной компоненты переменного тока. Пересекая отбиратель (волновод 16) при соблюдении тех же геометрических условий, необходимых для группирователя (волновода 14), электроны отдают энергию лзбуждаемому ими же полю Е-волны, распространяющемуся и нарастающему в направлении от поглотителя 13 к устройству 3 вывода.

За счет переменного профиля волновода 16 отбирателя компенсируется изменение фазовой скорости волны, связанное с активноиндуктивным характером электронной нагрузки поливинтовым потоком для электрического СВЧ-поля, в результате чего достигается

когерентность вкладов всех слоев потока в активпую мощность усиливаемой волны. Отработанные электроны улавливаются коллектором 8. Предлагаемый прибор является мощным

усилителем миллиметрового диапазона радиоволн и характеризуется высоким к. п. д.

Предмет изобретения

Гирорезонансный усилитель, содержащий устройство формирования ноливинтового электронного потока, коллектор и полую волноводпую электродинамическую систему, пронизываемую поперек этим потоком, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия и увеличения взаимодействия в системе пучок-волна в процессе усиления, упомянутая электродинамическая система разделена на группирователь, образованный пространственно разнесенными параллельно расположенными волноводами с запиткой через фазовращатели от общего источника питания, и отбиратель в форме расположенного параллельно группирователю волновода переменного профиля, компенсирующего побочный эффект дополнительного набега фазы поля вдоль отбирателя, соединенный с реактивной частью мощности взаимодействи

Риг 2

А-л

16