УСИЛИТЕЛЬ ПРЯМОЙ ВОЛНЫ М-ТИПА Советский патент 1994 года по МПК H01J25/58 

Описание патента на изобретение SU701397A1

Изобретение относится к технике генерирования высокочастотных колебаний и может быть использовано при разработке широкополосных усилителей со скрещенными полями.

Известен усилитель прямой волны М-типа, содержащий катод, анод и периодическую замедляющую систему с отрицательным электродом.

Под действием скрещенных полей формируется электронный поток, движущийся вдоль периодической замедляющей системы, в результате чего осуществляется усиление высокочастотного сигнала, подаваемого на ее вход.

Недостатком известного устройства является недостаточная широкополосность усилителя, что обусловлено отсутствием в замедляющей системе специальных средств подавления паразитных колебаний.

Прототипом изобретения является усилитель прямой волны М-типа, содержащий замедляющую систему, состоящую из волновода и соединенных боковыми стенками волновода штырей, и отрицательный электрод.

Под действием скрещенных полей в устройстве формируется электронный поток, сдвигающийся вдоль штыревой замедляющей системы, в результате чего осуществляется усиление высокочастотного сигнала, подаваемого на ее вход.

Недостатком известного устройства является малая ширина полосы рабочих частот, что обусловлено большой величиной параметра дисперсии при фазовых сдвигах, превышающих 90о.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка. Поставленная цель достигается тем, что в усилитель введено не менее двух линейных проводников, которые расположены со стороны отрицательного электрода параллельно боковым стенкам волновода и имеют электрический контакт с каждым штырем, причем расстояние линейных проводников от боковых стенок волновода выбрано из условия
0 < l/H ≅ 0,25, где l - расстояние линейных проводников от боковых стенок волновода;
H - длина штыря.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение усилителя; на фиг. 2 - участок продольного сечения усилителя; на фиг. 3 - дисперсионные характеристики замедляющих систем, иллюстрирующие эффект введения проводников (А - замедляющая система с проводниками, Б - замедляющая система без проводников), где приняты обозначения: fo - средняя частота в рабочей полосе; f - частота возбуждения колебаний, ϕ - фазовый сдвиг.

Усилитель прямой волны М-типа содержит замедляющую систему 1 со штырями 2, основанием 3, выступом 4, боковыми стенками 5, проводниками 6 и отрицательный электрод 7 с экранами 8.

Штыри 2 имеют П-образную форму, выполнены из полых трубок и закорочены на концах боковыми стенками 5. Напротив центральной части штырей 2 размещен выступ 4, в остальной части штыри 2 имеют увеличенное поперечное сечение. Проводники 6 выполнены из меди и соединяют все штыри 2 между собой.

Устройство работает следующим образом. При движении вдоль замедляющей системы электронного потока и подаче на ее вход высокочастотного сигнала в ней возбуждаются нарастающие вдоль направления движения электронов колебания. Проводники 6 имеют электрический контакт со всеми штырями, поэтому на π -виде колебаний, где разность потенциалов между соседними штырями 2 максимальна, ВЧ токи, текущие по проводникам 6, и снижение ВЧ поля в этом сечении штырей 2 также максимальны. Это эквивалентно уменьшению длины штырей 2 на π -виде колебаний, что приводит к смещению коротковолновой границы полосы пропускания замедляющей системы 1 в область более высоких частот.

На нулевом виде колебаний разность ВЧ потенциалов между соседними штырями 2 равна нулю, поэтому присутствие проводников 6 не меняет частоты этого вида колебаний.

Таким образом, полоса пропускания замедляющей системы 1 увеличивается за счет смещения ее коротковолновой границы, при этом уменьшается дисперсия в области фазовых сдвигов 90< ϕ <180о и становится возможной работа в широкой полосе частот без увеличения рабочего напряжения.

Воздействие проводников на дисперсионную характеристику замедляющей системы наиболее эффективно при расположении их со стороны отрицательного электрода 7.

Полоса пропускания замедляющей системы 1 растет при приближении проводников 6 к центру штырей 2, однако одновременно снижается и амплитуда ВЧ напряжения, что приводит к снижению КПД.

Ввиду низкой эффективности взаимодействия вблизи концов штырей 2 обычно для работы используют около 70% высоты штыря. В области расстояний 0,15<l/H≅0,25 ВЧ поле по длине штыря растет наиболее быстро и влияние проводников 6 также быстро увеличивается.

С другой стороны, при смыкании проводника 6 с боковой стенкой 5 (l/H = 0) проводник 6 превращается в продолжение боковой стенки 5 волновода, размеры которого определяют положение не только коротковолновой, но и длинноволновой границ полосы пропускания. При этом вся полоса пропускания смещается по частоте, но ее расширения не происходит.

Таким образом, должно выполняться соотношение 0<l/H≅0,25.

На фиг. 3 иллюстрируется влияние проводников 6 на дисперсионную характеристику замедляющей системы. Два проводника 6 в экспериментальной замедляющей системе (кривая А) расположены на расстоянии 0,2H от боковой стенки.

Из сопоставления характеристик замедляющей системы без проводников (кривая Б) и экспериментальной системы с проводниками (кривая А) следует, что введение проводников 6 снижает параметр дисперсии в области дисперсионной характеристики 90о< ϕ <140о в два раза.

Таким образом, введение проводников в штыревые замедляющие системы с основной прямой волной позволяет расширить полосу пропускания замедляющей системы по сравнению с прототипом при сохранении рабочего напряжения и КПД. (56) Кацман Ю. А. Приборы сверхвысоких частот. М. : Высшая школа, 1973, с. 323.

Патент ФРГ N 961551, кл. 21 a, 9/01, опублик. 1954.

Похожие патенты SU701397A1

название год авторы номер документа
СВЧ-УСИЛИТЕЛЬ 1978
  • Дербишер Ю.А.
  • Петроченков В.И.
SU788994A1
КОМБИНИРОВАННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ М-ТИПА 1990
  • Сергеев Г.И.
  • Чурюмов Г.И.
SU1780452A1
ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА 1970
SU426263A1
ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ МИКРОВОЛНОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ 1993
  • Григорьев А.Д.
  • Подорожная Е.А.
RU2047240C1
ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА ШТЫРЕВОГО ТИПА ДЛЯ ЛАМПЫ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ДЛИН ВОЛН 2009
  • Коломийцева Наталья Михайловна
  • Лямзина Нина Федоровна
  • Арион Ольга Александровна
  • Малькова Надежда Витальевна
  • Шамова Любовь Алексеевна
RU2396646C1
ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА ЛАМПЫ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ 2004
  • Аристархова О.Н.
  • Крючков В.В.
  • Рувинский Г.В.
  • Чернобай Т.И.
RU2263376C1
МНОГОРЕЗОНАТОРНЫЙ МАГНЕТРОН С АСИММЕТРИЧНЫМ ВЫВОДОМ ЭНЕРГИИ 1998
  • Адамович В.А.
  • Еремин В.П.
  • Перовский Э.В.
RU2148869C1
Многоступенчатая замедляющая система 1985
  • Павлов Вячеслав Михайлович
  • Богомолов Алексей Сергеевич
  • Шархов Анатолий Семенович
SU1295466A1
ОТКРЫТЫЙ РЕЗОНАТОР ПОВЕРХНОСТНОЙ ВОЛНЫ 1991
  • Бузик Л.М.
  • Чурилова С.А.
RU2014662C1
ЧЕТЫРЕХСТУПЕНЧАТАЯ ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА ЛЕСТНИЧНОГО ТИПА 1972
SU341112A1

Иллюстрации к изобретению SU 701 397 A1

Формула изобретения SU 701 397 A1

УСИЛИТЕЛЬ ПРЯМОЙ ВОЛНЫ М-ТИПА, содержащий замедляющую систему, состоящую из волновода и соединенных боковыми стенками волновода штырей, и отрицательный электрод, отличающийся тем, что, с целью расширения полосы рабочих частот, в усилитель введено не менее двух линейных проводников, которые расположены со стороны отрицательного электрода параллельно боковым стенкам волновода и имеют электрический контакт с каждым штырем, причем расстояние линейных проводников от боковых стенок волновода выбрано из условия
0 < l/H ≅ 0,25
где l - расстояние линейных проводников от боковых стенок волновода;
H - длина штыря.

SU 701 397 A1

Авторы

Акиншин В.А.

Дербишер Ю.А.

Звонарев Ю.Е.

Даты

1994-02-28Публикация

1978-04-03Подача