Бородкін А. В., Онищенко І. Н., Сотников Г. В., Хоружий В. М. ННЦ «Харківський фізико-технічний інститут» вул. Академічна, 1, Харків 61108, Україна Тел.: (0572) 356623

Лінеарізуя систему рівнянь (1) – (5) і враховуючи граничні умови (6) отримуємо залежність стартового струму Ist від довжини системи /, (рис.1). Чисельні розрахунки проводилися для параметрів: частота генерації f = 10 ГГц, внутрішній радіус коаксіального хвилеводу гіро-ЛОВ Ь = 3см, зовнішній радіус а = 5см, енергія інжекції полого пучка електронів < ? = 25.55КеВ (у = 1 ■ 05), внутрішній радіус пучка Я? ь / = 3.98 см, зовнішній радіус Я? ье = 4.02 см, Рі0/ Р10=/\ І

постійне магнітне поле Але = 4.3кЕ. Зі збільшенням довжини гіро-ЛОВ від 30см до 100см стартовий струм зменшується від 1Л = 0.08М до Ist = 0.005кА.

Дослідження нелінійних режимів генерації гіро-ЛОВ вироблялося для довжини генератора Ь = 60ст. Отримані результати показують, що на великому інтервалі зміни струму інжекції /,, ​​Ь = 0,85 М),

а потім його стохастізація (ріс.З, 1Ь = 1,25 кА).

Puc. 1. Залежність стартового струму Ist від довжини хвилеводу L.

Fig. 1. Starting current Isl versus waveguide length L

Puc. 2. Залежність амплітуди ВЧ-поля Cv від часу т при 1Ред = 0.07кА і 1Ред = 0.85кА.

Fig. 2. Dependence amplitude З9 from time r under injection beam Ib =0.07kA and Ib =0.85kA

Puc. 3. Залежність амплітуди ВЧ-поля С9 від часу т при струмі інжекції 1Ред = 1.25кА.

Fig. 3 – Amplitude З9 versus time т for Ib=1.25kA

III. Висновок

Представлені в роботі результати дозволяють визначити необхідні параметри гіро-ЛОВ (струм пучка, довжина системи) для отримання необхідних режимів генерації (стаціонарний, автомодуляціон-ний і стохастичний режими).

[1] Гінзбург М. С., Зарніцин Н. Г., Нусіновіч Г. С. До теорії релятивістського мазера на циклотронному авторезонансу з зустрічною хвилею. Радіотехніка та електроніка, т.24, вип.6, 1979, стор 1146-1152.

[2] Ganguly, А. К. and Ahn, S. Nonlinear analysis of the gyro-BWO in three dimensions, Intl. J. of Electronics 67, No.2, pp. 261 -276, (1989).

[3]  V. E. Zapevalov, V. I. Khizhnyak, M. A. Moiseev,

A. V. Pavelyev, N. I. Zavolsky. Advantages of coaxial cavity gyrotrons.. Proceeddings of the V International Workshop «Strong Microwaves in Plasmas», v.1, pp.111-115, Nizhny Novgorod, Russia, August 1-9, 2002.

NONLINEAR REGIMES OF COAXIAL GYRO-BWO

Borodkin A. V., Onishchenko I. N.,

SotnikovG. V., Khoruzhiy V. M.

Kharkov Institute of Physics and Technology,

1,     Akademicheskaya str., Kharkov 61108 Ukraine phone: (0572) 356623

Abstract – Nonlinear generation regimes of coaxial gyro- BWO were investigated.

I.  Introduction

Gyro-BWO is the high-power UHF-generator of microwave region in which interaction of an electron beam with a backward wave excited in a waveguide on normal effect of Doppler is used. Investigations of a nonlinear mode of UHF generation of gyro-BWO for the circular guide presented in [1, 2].

In this work coaxial gyro-BWO the generator is studied. The choice of the coaxial waveguide is bound by that the space charge limiting current is higher in comparison with other types of waveguides. Besides numerical and experimental researches for the coaxial gyrotrons [3], showing an additional opportunity of efficiency magnifications, recently have appeared.

II.  Main part

Let’s consider the coaxial waveguide, formed two coaxial cylinders of length L and in radiuses a and b (a>b). At input z=0 the tubular electron monochromatic beam with an initial distribution function /„ = nb8{p\ – p210)S(pu – pm) / X, where пь is electron beam density, p10,p]f> are an initial cross and longitudinal impulses. The system is immersed in constant longitudinal magnetic field H0. The most effective interaction of an electron beam with an eigen mode of a waveguide occurs, when the electron beam is under cyclotron resonance a>-k^ -nQ.Hlj.

For the description of the given interaction of an electron beam with a backward wave TE0i of the coaxial waveguide, we shall use Maxwell equations for nonzero components of electromagnetic field Ev Hr, Hz and motion equations of beam particles in Lagrange form. We shall make suggestions: change of amplitude ВЧ of a field on distances about a wave length is small, slow change of amplitude ВЧ of a field in time; the electron beam does not change the radial by structure of HF field. In result we shall receive the system of the nonlinear equations (1- 5). Boundary and initial conditions look like (6).

Numerical calculations were yielded at the following parameters: frequency f=10 GHz, inner and outer radiuses of the coaxial waveguide are 3 cm and 5 cm, energy of beam is 25.55 keV, inner and outer beam radius are 3.98 cm and 4.02 cm,/f|0/P±0 =1.

The results of numerical modeling of equations (1) – (5) are presented on Fig. 1 – Fig. 3.

III. Conclusion

The presented results allow determining necessary parameters of gyro-BWO (beam current, system length) for reception of required modes of generation (stationary, self-modulation and stochastic modes).

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»