Кураєв А. А., Навроцький А. А., Синіцин А. К. Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки вул. П. Бровки, 6, Мінськ 220027, Білорусь Тел. (375-17) 239-84-98, e-mail: kuravev (8) _bsuir.unibel.bv. sinitsvn(8)_bsuir.unibel.bv

V. Список літератури

[1] Котт D. S., Benton R. Т., Limburg Н. С., Menninger W. L., andZhaiX. Advances in space TWT efficiencies. IEEE Trans. Electron Devices, 2001, vol. 48, № 6, pp. 174-176.

[2]  Abrams R. H., Levush S., Mondelli A. A., Parker R. K. Vacuum Electronics for the 21st Sentury. IEEE Microwave Magazine, 2001, vol. 2, № 3, pp. 61-72.

[3] Кураєв А. А., Синіцин А. К. Фізичні закономірності оптимальних за ККД процесів взаємодії в лампах біжучої хвилею 0-типу. Радіотехніка та електроніка, 1989, Т. 34, № 10, с. 2166-2171.

[4] Гуринович А. Б., Кураєв А. А., Синіцин А. К. Збудження вищих гармонійних складових у нерегулярної ЛБВ-0 у смузі частот. Електромагнітні хвилі та електронні системи, 2000, т. 5, № 4, с. 34-39.

[5] Навроцький А. А., Синіцин А. К. Дисперсійні характеристики нерегулярної спіральної замедляющей системи ЛБВ-О. Радіотехніка та електроніка, 1995, т. 40,

№ 11, с. 1696-1702.

OPTIMIZED IRREGULAR TWT WITH ONESTAGE RECUPERATION AND EFFICIENCY OVER 80%

Kurayev A. A., Naurotski A. A., Sinitsyn A. K. Byeiarusian State University of Informatics and Radioelectronics P. Brovka str., 6, Minsk 220027, Byelarus Phone: (+375-17) 239-84-98 E-mail: kurayev&.bsuir. unibel.bv, sinitsvn(8>bsuir. unibel.bv

Abstract. With using of optimization code STOKS (Spiral TWT Optimization code of Kurayev and Sinitsyn) the variants of TWT with varying pitch of a helix and with one-stage depressed collector with overall efficiency of 86% (“transparent” TWT) and 83% (TWT with located attenuator) are found.

I.  Introduction

Efficiencies of TWR > 70% are now routine (at least at cband) [1, 2]. The results of optimization for irregular TWT with one-stage recuperation will be discussed in this paper.

II.  The model of TWT-type. Procedure of optimization

In base of the mathematical model the nonlinear theory of TWT with irregular helix [3…6] is used. In model it is taken into account the following factors: relativism; the forces of interaction of large particles, including self-action of the large particle; distributed and located losses; dielectric supports of helix; thickness of helix wire; influence of higher harmonic components of signals; the rigorous excitation equations of the irregular helical waveguide [6] are used.

The interaction efficiency is defined as

Where n number of large particles; Yo=(1-Po2)~1/2, Yr(1-Itf)~1/2. [3o=V(/c, Pi=v/c; v0, І, initial and current velocity of /-large particle; з velocity of light in vacuum; L length of the area of ​​interaction.

The overall efficiency at one-stage recuperation is defined as  Where

I

III.  The optimal variants of TWT

The optimization of TWT is carried out at following parameters: X=6cm (f0=5GHz), /3o=0,14 (\/o=5,083kV), radius of helix a=0,22cm, radius of electron beam 6=0,18cm. Diameter of helix wire d=0,035cm. Dielectrics supports are three dielectric tubes with diameter D=0,6cm and sr =4. The current of beam l0 is restricted to 0,45A.

Variant 1. The “transparent” TWT: r|T=86%, r|e=81 %, Lo=17,6cm, /0=0,258A, Pout=1010W, gain isKy=33dB. Figure 1 ,a shows interaction efficiency r|e(7), pitch of helix h(T) (optimized), and function of bunching [3, 4] G(T), T=zlL0. Figure 1,b shows the energy distribution of large particles at the end of area interaction (z=L0, 7=1): Ai(\/). Figure 1 ,c shows bandwidth for the optimized TWT: r\j(W) and r\e{W), W=flf0.

Variant 2. TWT with local attenuator. The local attenuator (32 dB) is disposed at T = 0.54… 0,64. Parameters of this TWT variant are: r|T = 83%, r|e = 72%, L0 = 14.9 cm, l0 = 0.42 A, Pout = 1461 W, Ky = 32dB. Figure 2,a shows r\e(T), h {T), G (T) of this variant; figure 2, b shows Ai (\ /); figure 2, с shows bandwidth for this variant of TWT: м | т {І /) and r \e{W), W=flf0.

The type of optimized law of winding of helix h(T) in variants 1 and 2 is fully adequate to earlier found in [1 -4] optimal law of h(T).

IV.  Conclusion

In the optimized irregular TWT with one-stage recuperation the efficiencies > 80% are achievable.

Анотація Розглянуто основні принципи проектування компактних широкосмугових (до 10%) багатопроменевих односекційних (прозорих) ЛБВ Х-діапазону середньої потужності.

I. Введення

Однією з актуальних проблем радіолокації є створення високоефективних компактних приладів для кінцевих каскадів передавачів. Один з варіантів такого приладу багатопроменева прозора ЛБВ. Її достоїнства:

• Низькі живлять напруги;

• Високий ККД;

• Компактність конструкції;

• Багаторежимний.

У цьому звіті на прикладі ЛБВ Xдіапазона потужністю 500 і 1500 Вт викладаються основні принципи проектування таких приладів.

II. Основна частина

Перший етап попередній вибір основних геометричних і електричних параметрів приладу виробляється з використанням простих наближених формул, на основі яких створено програму синтезу ЛБВ [1].

Надалі ці параметри коригуються в процесі більш точного розрахунку.

IV. Список літератури

Другий етап проектування замедляющей системи (ЗС). Для розглянутого класу приладів найбільш придатною виявилася ЗС типу ланцюжка пов’язаних резонаторів (ЦСР) з втулками і двома щілинами зв’язку на одного діафрагмі (Мал. 1). Така ЗС володіє досить високим опором зв’язку в широкій смузі і малим розкидом цього параметра між променями багатопроменевого електронного потоку.

Третій етап розрахунок простору взаємодії по одномірної і двомірної програмою з уточненням схеми лампи. На цьому етапі визначається число резонаторів ЗС і розподіл кроків ЗС по її довжині.

Четвертий етап детальне опрацювання основних вузлів приладу: електронної гармати, колектора, магнітної фокусуючої системи, введення-виведення енергії.

У таблиці 1 наведені параметри двох ЛБВ, спроектованих по викладеної вище методикою.

III. Висновок

Розроблена методика проектування дозволить створювати високоефективні прилади для кінцевих каскадів передавачів РЛС різного застосування.

Рис. 1. Уповільнююча система Fig. 1. Slow wave system

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.