В. Д. Еремко, А. Я. Білуха, Л. А. Кириченко Інститут радіофізики та електроніки ім. А. Я. Усикова Національної Академії наук України 61085, Харків, вул. Академіка Проскури, 12 Tel.: 38-0572-448-395, Fax: 38-0572-441-105 E-mail: eremka@ire.kharkov.ua

Анотація У повідомленні представлені результати експериментального дослідження слаборезонансних лово типу кпінотрон 8-міліметрового діапазону хвиль з уповільнюють системами (ЗС) типу “скошена гребінка”. Показано, що застосування таких ЗС в лово-клінотроне дозволяє зменшити стартовий струм і розширити смугу електричної перебудови

I. Вступ

Лово-клінотрон винайдений професором Г. Я. Левіним в 1955 р. в Харкові в Інституті радіофізики та електроніки Національної академії наук [1]. На початку 60-х років були визначені загальні принципи роботи лово-кпінотрона. Зокрема, були вивчені фізичні процеси, що відбуваються при порушенні електромагнітних коливань в замедляющей системі типу “гребінка”, порушуємо “товстим” стрічковим електронним пучком, який був нахилений під гострим кутом до робочої поверхні гребінки за допомогою постійного магнітного поля (клінотронний режим взаємодії в лово). У процесі експериментальних досліджень розроблено принципи конструювання клінотронов середньої та великої потужності мм і субмм діапазонів. [2]. Дрібносерійне виготовлення ЛОВ-клінотронов мм і субмм діапазонів реалізовано в Дослідному виробництві ІРЕ НАН України. Була створена наближена нелінійна теорія клінотрона [3]. Разом з тим, до теперішнього часу не створена модель механізму, що забезпечує отримані енергетичні та частотні характеристики клінотронов.

У повідомленні представлені перші результати експериментальних досліджень нової модифікації конструкції клінотрона слаборезонансного клінотрона з ЗС типу “гребінка”, у якій площині симетрії ламелей нахилені під кутом до робочої поверхні гребінки. Робота виконана з метою з’ясування моделі ефективного електронноволнового взаємодії в клінотроне.

II. Основна частина

На рис.1 схематично показані конструкції досліджених клінотронов. В одній з них ламелі гребінки були нахилені в сторону катода під кутом 96 ° 15 до робочої поверхні ЗС (рис. 1, а). В іншій конструкції Лово-кпінотрона ламелі гребінки були нахилені в сторону колекторного кінця ЗС під кутом 6 ° 05.

Відомо, що в традиційних лово мм і субмм діапазону хвиль область ефективного електронноволнового взаємодії розташована на гілки першого негативної просторової гармоніки виду до дисперсійного характеристики ЗС [5]. В ЛОВОклінотроне ефективну взаємодію електронного потоку з полем ЗС здійснюється на першій негативної просторової гармоніці виду л / 2.

Про те, чи є ідентичними механізми взаємодії першої негативної просторової гармонікою л/2-віда коливань в клінотроне [2], магнетроні поверхневої хвилі [5] і пеніотроне [6] з електродинамічної системою у вигляді магнетронного аолноаода, належить довести за допомогою математичних моделей, а також експериментально.

Рис. 1. Схема конструкції слаборезонансних клінотронов: 1електронная гармата,

2 висновок енергії, 3-ЗС “скошена гребінка,

4 колектор електронів

Fig. 1. Scheme of low resonance BWO-kiynotrons:

1- electron gun; 2output microwave power;

3“beveled-type comb”; 4collector

Експерименти на перших лабораторних макетах показали, що клінотрони зі скошеними гребінками мають смугу електричної перебудови близько 1,2% в 8-ми мм діапазоні. У порівнянні з ними, резонансні лово-клінотрони з ЗС типу “пряма гребінка” тієї ж довжини в 8-ми мм діапазоні мають смугу електричної перебудови близько 0,5%. У досліджених слаборезонансних лово-клінотронах стартовий струм був близько 10 мА. В резонансних клінотронах 8-ми мм діапазону стартовий струм більше 20 мА. Виміряна вихідна потужність в постійному режимі при ускоряющем напрузі 2,9 кВ і робочому струмі 110 мА становить 7 Вт

III. Висновок

В експерименті встановлено, що ЛОВОклінотрони з ЗС типу “скошена гребінка” є слаборезонанснимі лампами. Внаслідок застосування таких ЗС полоса електричної перебудови частоти вихідного сигналу розширена. Лампи з такими ЗС можуть забезпечувати отримання середніх рівнів потужності при електричної перебудові частоти в смузі 1-2%. Пакетовані слаборезонансние лово-клінотрони з робочою напругою

2 – 4 кВ, робочим струмом 70-150 мА і вихідною потужністю 10,0 Вт 0,1 Вт в діапазоні 30-320 ГГц можуть бути виготовлені на замовлення споживача.

[1] А. с. СРСР № 341113, М.кп. HOI. j: 25/00. Лампа зворотної хвилі. / Г. Я. Левін / БІ, № 25, с. 201.1972.

[2] Левін Г. Я, Усиков А. Я. та ін Клінотрон. Київ:

Наукова думка. 1992. 200с.

[3] Електроніка та радіофізика мм і субмм радіохвиль. / Под ред. А. Я. Усикова. Київ: Наукова думка. 1986. -386 С.

[4] Побєдоносцев А. С., Тагер А. С. Аналіз взаємодії електронного потоку з електромагнітної хвилею в наближенні “заданого поля”. Електроніка, Вип. № 5, –

с. 15-25. 1958.

[5] Лампи зворотної хвилі мм і субмм діапазону хвиль /

Під ред. Н. Д. Девяткова. М: “Радіо і зв’язок”. 1985. 135 с.

[6] Dressman L. J. Е.А. Second-harmonic fundamental mode slotted Peniotron / / Proc. IVEC 2001.

LOW-RESONANCE MM AND SUBMM-WAVE BWO-KLYNOTRON

Victor D. Yeryomka, Oleksander Ya. Belukha and Lyudmyla O. Kirichenko Usikov Institute for Radiophysics and Electronics of National Academy of Sciences of Ukraine Ukraine, 61085, Kharkov, Ac. Proscura St., 12 Fax: 38-0572-441-105, Tel.: 38-0572-448-519 E-mail: eremka@ire.kharkov.ua

Abstract The results of the experimental investigations into the new modification of the BWO-klynotron i.e. a low-resonance klynotron with the “beveled-type comb” slow-wave structure in a waveguide are presented. A possibility of the electric band retuning in the low-resonance klynotron at a level of the output (in Watt units) in a continuous operating mode is demonstrated.

I.  Introduction

The present paper gives the first results of the experimental investigation into the new modification of the klynotron with a “comb-type” slow-wave structure (SWS) with the planes of symmetry lamellas that are inclined at an angle with respect to the comb’s operating surface. This work has been carried out to elucidate the model of the efficient electron-wave interaction in the klynotron.

II.             Main part. Results of Experimental studies

Fig.1 schematically depicts the design of the BWOklynotrons that have been examined.

In one of them the comb lamellas were tilted towards the cathode at an angle of 96°15’ with respect to the SWS operating surface (Fig1, a). As seen from the BWO-klynotrons design the comb lamellas were inclined towards SWS collector end at an angle of 6°05’.

In the BWO-oscillator-klynotron the efficient interaction between the electron beam and the SWS electromagnetic field

is realized on the first ж / 2-mode negative space harmonic.

The experiment suggested that the BWO-oscillator klynotrons with a SWS beveled-comb represent the low-resonance tubes. Using these SWS enables the band of the electrical frequency retuning of the output signal to the extended. The tubes with such SWS are capable of producing the average power levels at the frequency electrical retuning for the 1-2% band. The packed lowresonance BWO-oscillator-klynotron with operating voltage 2 to 4 kV, the operating current 70 to 150 mA and output power 10-0,1 W, at 30 to 320 GHz can be customized.

III.  Conclusion

The experiment involving the first original laboratory prototype indicated that the beveled-comb BWO-oscillator-klynotrons have the retuning band of1.2%.

Анотація Високоорбітний і нізкоорбітний режими дрейфово-орбітальної взаємодії розглядаються для генераторів М-типу. Порівняння даних експериментів і теоретичних моделей проводиться для магнетронів міліметрових хвиль. Зроблено висновок про ймовірне механізмі електронно-хвильового взаємодії в таких приладах.

I. Вступ

В даний час значна частина магнетронів міліметрового діапазону «некласичні» за своїми параметрами [1, 2, 3].

Як відомо, в міліметровому діапазоні, використання анодного блоку з равнорезонаторной періодичної структурою на коливаннях я – виду утруднено. В процесі досліджень, для подолання цих труднощів були запропоновані «некласичні» режими «слабких полів» [4-6] і «просторових гармонік» [3]. Магнетрони першого типу використовують нульову просторову гармоніку жвіда в разнорезонаторной анодної системі з періодичною структурою «rising sun» [4]. Другий тип працює на (-1)-й просторової гармоніці л/2віда коливань. При цьому періодична структура анодної системи равнорезонаторная [3].

Обидва зазначених типу функціонують при магнітних полях і напругах, істотно більш низьких, ніж у «класичних» магнетронів. Геометричні розміри області взаємодії більше, ніж у «класики» на тій же довжині хвилі [3-6]. Чинники, що викликають настільки істотні відмінності від «класичних» режимів поки не знаходять задовільного пояснення.

II. Умови резонансу

У схрещених полях траєкторія електрона в відсутність обурює поля (в статичному режимі) може бути представлена ​​як [7]:

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