Оротрон Советский патент 1978 года по МПК H01J25/00 

(54) ОРОТРОН

Изобретение относится к электронике G&4 миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов электромагнитных колебаний, в частности к генераторам CS4, использующим в качестве колебательной системы открытый резонатор (ОР) и может быть применено в волноводных, линзовых и диафрагменных линиях нередачи. Известен оротрон, содержащий открытый резонатор, состоящий из вогнутого зеркала и плоской дифракционной решетки над которой пропускается электронный по ток l. Однако этот прибор обладает недоста,точно выссжим КПД. Известен также оротрон, соавржапий открытый резонатор, состоящий из цилинд рической дифракционной решетки и коаксиально ей расположенным внутренним зеркалом образованным поверхностью вра шения, вогнутой кривой, с окном .вывода /энергии в. нем, кольцевые электронную лушку и коллектор 2. Основной недостаток известного прибора состоит в относительно малом коэффнциенте взаимодействия 81юктронного потока с полем минус первсА пространственной гармоники д|фракционной структуры. Это связано с тем, что, во-оервых, амплитуда минус nepBt оространствевной гармоники меньше, чем амоявтуда нулевой и плюс первой гармоники, а во вторых, диаграмма излучена мнвус первой пространственной гбфмоникв ваоравлана не вертикально ввертс (к .фокусирующей му открытого резонатора), а под углом к дифракционной решетке, так что часть мощности проходит мимо ф(жусирующего зеркала и не участвует в работе генератора. Целью изобретения является повышениеКПД.прибора путем тюыщения эф фективности взаимодействия электромагнитного поля резонатора и поня дифракционной рещепси. Цель достигается тем, что в предла гаемом оротр(же ось вращения вогнутой кривой проходит через ее хорду, причем с ней совмещена ось окна вывоаа энергии. На чертеже показана схема предлагаемого устройства. Основу прибора составляет открытый резонатор, ссх;то5пций из сплошного зеркала 1 и веркала 2 с круглым коническим отверстием в центре, являющимся окном связи, зеркало 2 соединяется с круглым волноводом 3, служащим для вьшода энергии из оротрона в тракт, сое дваяющийся с прибором с помощью фланц 4. Развязка выхода энергии и тракта осуществляется посредством диэлектрического окна 5. Кольцевой электронный поток 6 создается кольцевой осесиммет ричной электронной пущкой 7. Отработанные электроны отводятся на коллектор 8 Фокусировка электронного потока 6 производится с помощью магнитной системы .9. Прозрачная дифракционная рещетка 10 представляет собой систему металлических колец, i укрепленную с помощью продольных ребер (на чертеже они не показаны Электронная пушка 7 и коллектор 8 помещены в кожух 11, на который наматывается магнитная фокусирующая система 9. Прибор работает следующим образом. Кольцевой электронный поток 6, проходя у прозрачной дифракционной рещетки 10, создает поле излучения, направленное под некоторым углом к оси симметрии АА прибора. На чертеже это направление псжазано стре,гасой, проходящей в центре диаграммы. В результате 1зыполнения зеркала ОР в виде поверхности вращения вогнутой кривой, ось в ращения которой проходит через ее хорду, максимум дифракционного . излучения n падает в ОР, обеспечивая оптимальные условия взаимодействия электронного по тока с полем ОР. Между зеркалами 1 и 2 открытого резонатора должно укладываться нечетное число полуволн излучения так, чтобы максимум поля приходияся на центр дифракционной; решетки. Расчеты показывают, что это расстояние должно составлять величину порядка 7-9 полуволн излучения. Радиус кривизны зеркал 1 и 2 и расстояние между ними выбираются из условия близости параме ра конфокалькости к единице, а длина зеркал (по радиусу) так, чтобы в рабо чем объеме открытого резонатора укладывалось одно основное колебание, ограниченное каустическими поверхностями (на чертеже они показаны пунктирными линиями). Отверстие связи размещается за каустическими поверхностями в таким образом не уменьшает добротности ОР, в то время как в прототипе отверстия сделаны в центре фокусирующего зеркала в помещены в сильное поле ОР, искажая, его. Вывод энергии из првбора волвоводный. В выходном волноводе 3 создается симметричная магнитная волна Н , что позволяет подключай, предложенный прибор непосредственно к волноводной линии передачи, работающей на волне Н, либо к крническому рупе, служащему возбудителем квазиопти ской лавви {лвнзовой, диафрагменной и т.п.) . Связь открытого резонатора, образованного зеркалами 1 и 2, с выходным волноводом 3 дифракционная , что выгодно отличает предложенную конструкцию от известной, где связь осуществляется с помощью системы отверстий. Применение предложенной конструкции позволяет использовать больщую поверхность дифракционной рещетки, что дает возможность получать больщие мощности. Для более полного и плавного согласования открытого резонатора и волновода 3 в зеркале сделан Ktb нический скос. Формула изобретеввя Оротрон, содержащий открытый резонатор, состоящий из цилиндрической дифракционной ре щетки и коаксиально ей расп&ложенным внутренним зеркалом, образованным поверхностью вращения вогнутой кривой, с окном вывода энергии в нем, кольцевые электронную пущку и кодлектор, отличающийс я тем, что, с целью повышения КПД-г; прибора путем иовыщения эффективности взавм1 действия электромагнитных полей резонатора и дифракционной рещеткн, ось вращения вогнутой кривой проходвт через ее хорду, причем с ней совмещена ось окна вывода энерЬии. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство. СССР N9 195557, кл. Н 01 J 25/00, 1965. 2.Авторское свидетельство СССР № 472598, кл. Н 01 J 2Й/02, 1975.

11

18