УСИЛИТЕЛЬ МАГНЕТРОННОГО ТИПА Советский патент 1973 года по МПК H01J25/58 

1

Изобретение относится к области магнетронных усилителей СВЧ большой мощности и может быть использовано в радиолокационных системах.

Известны усилители бегущей волны магнетронного типа с двумерной замедляющей системой, электронный поток которых вводится с помощью пущки. Усилители, использующие пущку как источник электронов, имеют меньщий к. п. д., чем современные магнетроны, Кроме того, в них невозможно одновременно увеличить коэффициент усиления и к. п. д. Известно также, что лампы с пушками имеют больщие значения электронного смещения фазы (ЭСФ).

Целью изобретения является создание магнетронного усилителя большой мощности порядка 1-IQ Мет с высоким к. п. д., достигающим к. п. д. магнетронов с высоким коэффициентом усиления, а также с малыми значениями ЭСФ.

Эта цель достигается тем, что в предложенном усилителе замедляющая система представляет собой двумерную замкнутую в кольцо гребенку. Внутренний диаметр, азимутальный период и ширина щели изменяются вдоль оси так, что поверхность со стороны пространства взаимодействия представляет собой усеченный конус. По оси за.медляющей системы расположен конический катод так,

что пространство взаимодействия образовано поверхностя.ми двух коаксиальных конусов (замедляющей системы и катода).

Конструкция предлагаемого усилителя изображена на чертеже.

В замедляющую систему / усиливаемая волна вводится с торца, имеющего большой диаметр, и выводится с торца с меньшим диа.метром через трансформаторы со сдвигом фаз л как в магнетроне. Фронт волны распространяется в замедляющей системе по спирали. Поле в азимутальном направлении эквивалентно полю магнетрона и составляющая скорости волны определяется размерами и периодом системы. Составляющая скорости волны в осевом направлении определяется размерами системы, в том числе и периодом. Электроны, вылетевшие с катода 2, двигаются в среднем по спиральным траекториям и имеют две составляюшие скорости: азимутальную и осевую. Азимутальная составляююая скорости электронов определяется в первом приближении как в пушке Тейлора отношением составляющих электрического и магнитного полей и )тлом, образованным поверхностью катода с осью. Осевая составляющая скорости электронов определяется аналогично квадратом электрического поля и углом, образованным поверхностью катода с осью. Для усиления сигнала с высоким к. п. д. и мощностью электроны должны двигаться, смещаясь вдоль оси и по радиусу на поверхности волнового фронта постоянной фазы. Движение волнового фронта постоянной фазы определяется уменьшением азимутальной составляющей скорости волны и увеличением осевой составляющей скорости волны к концу системы вследствие уменьщения .периода. Составляющие скорости электронов, перемещающихся по радиусу и вдоль оси системы, зависят от величины электрического поля. Некоторое изменение поля по радиусу, как это имеет место в обычном магнетроне, не выводит электроны синхронизма с волной. Поэтому в предлагаемом усилителе электроны могут двигаться по радиусу и вдоль системы, находясь на поверхности волнового фронта постоянной фазы и эффективно взаимодействовать с азимутальной и осевой составляющими поля усиливаемой волны. С ростом частоты усиливаемого сигнала азимутальная составляющая скорости волны растет, а осевая составляющая падает, поэтому электроны продолжают двигаться на поверхности фронта волны постоянной фазы, следовательно усилитель является широкополосным .при неизменном питающем напряжении. В предлагаемом усилителе электроны, вылетевшие с центрального катода, могут передавать усиливаемой волне максимальную потенциальную энергию, что увеличивает максимальный к. п. д. Увеличение мощности и коэффициента усиления достигается увеличением осевой длины. Предмет изобретения Усилитель магнетронного типа с двумерной замедляющей системой, замкнутой в кольцо, и с изменяющимися внутренними диаметрами анода и катода, отличающийся тем, что, с целью увеличения мощности к. п. д. с сохранением коэффициента усиления, замедляющая еняющиеся период по азиели вдоль оси, по которой еский катод, так что простйствия образовано поверхксиальных конусов. , %j.4 . Vrrl U-J/J---Л.