А А Кураєв, І В Лущіцкая, А К Синіцин Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки вул П Бровки, 6, м Мінськ, 220027, Білорусь Тел (375-17) 239-84-98, е-тай: kurayev@bsuirunibelby, sinitsyn@bsuirunibelby

Анотація – На основі двовимірної теорії порушення нерегулярного хвилеводу досліджено вплив величини фокусирующего магнітного поля на ефективність черепковского генератора Виявлена ​​область значень магнітного поля при яких спостерігається зрив генерації внаслідок виконання умови гірорезонанса з однією з просторових гармонік збуджуваного ВЧ поля

I                                           Введення

Рис 1 Fig 1

в черенковских генераторах реалізується комбінований ЛБВ-ЛОВ-О механізм взаємодії прямолінійного релятивістського електронного потоку з порушуваним ВЧ-електромагнітним полем Для забезпечення прямолінійності пучка використовується фокусирующее поздовжнє магнітне поле В роботі [1] було показано, що при виборі величини магнітного поля в ЛБВ-О з коаксіальною замедляющей системою слід враховувати можливість ефекту гірорезонансного взаємодії з однією з просторових гармонік ВЧ-поля, що приводить до поперечної розгойдування електронного потоку і зриву генерації У цьому звіті на основі двомірної теорії [2] показано, що в черенковских генераторах з замедляющей системою у вигляді відрізка полого гофрованого хвилеводу як при реалізації ЛОВ-О так і ЛБВ-О механізмів взаємодії [3] є область значень величини магнітного поля при яких спостерігається зрив генерації

II                        Результати розрахунків

Для аналізу впливу двомірних ефектів були виконані розрахунки залежності ефективності отриманих раніше [2, 3] оптимізованих варіантів черенковских генераторів від величини фокусирующего магнітного поля Нижче прийняті позначення і безрозмірні параметри, введені в [2,3] Наведемо тут результати за двома характерним варіантам генераторів з періодичним гофром, для якого можливо оцінити дисперсійні характеристики

Варіант 1 (Рис1): Внутрішній радіус хвилеводу

йо = 3,49 гофрований ділянка має Πν = 7 гофров висотою h, = 1,48 і періодом di, = 2,14 ширина, висота модулюючим канавки і її відстань від початку гребінки А = 1,83, Li = 3,27, Цу = 2,75] ток пучка Iq = 5 \ 3A, його відносна швидкість і радіус

= 0,7, Го = 3 відносна величина магнітного поля Fg = 15: досягнутий ККД склав 26%

Як показав розрахунок дисперсії, в періодичному ділянці хвилеводу на основній частоті фазові швидкості нульовий і мінус перший гармонік приймають значення /? = 0,94, / ^ = -0,53 І реалізується ЛОВ-О механізм При Fq = 2,4 виконується умова гірорезонанса Ρ ^ = γ {\ + β ^ βΙ) з основною просторової гармонікою, при Fo = 31 із зворотною

Варіант 2 (Рис2): Комерсант ^ = (>, і ^ = 22, / г ^ = 1,419, dv = ^ , параметри двох модулирующих канавок Li = 11,67, Li2 = 4,71, / -2 = 1,617, Л, 2 = 3,8 / q = 896,57, / д = 0 ^ 74, гд = 5 Реалізується ЛБВ-О механізм і генерація на відображеної хвилі При Fo = 245 виконується умова гірорезонанса з основною просторової гармонікою Досягнутий ККД склав 22%

На Рис 1,2 а зображені: крива 1 – профіль нерегулярного хвилеводу b (z), криві 2 – перетин електронного пучка, крива 3 – функція угруповання, криві 4,5 – хвильової і електронний ККД Рісс 1,26 ілюструють поперечні траєкторії електронів в пучку При наближенні до області резонансу амплітуди коливань електронів зростають і вони осідають на стінку хвилеводу Залежності ККД від нормованої величини поздовжнього фокусирующего магнітного поля представлені на рис1, 2в

III                                   Висновок

в результаті виконаних розрахунків знайдені області значень величини супроводжуючого магнітного поля сприятливі для реалізації розглянутих варіантів черепковского генератора При малих значеннях Fq <0,7 зрив генерації

пояснюється недостатнім фокусирующим дією магнітного поля У діапазоні

7

VI                            Список літератури

[1] Кураєв А А, Навроцький А А, Синіцин А К, Двовимірні ефекти в ЛБВ-0 на коаксіальному гофрованому хвилеводі / / 11-я міжнародна конференція «СВЧ техніка і телекомунікаційні технології », праці конференції КриМіКо-2001, 10-14 вересня,

м Севастополь, Крим, Україна, с175-176

[2] Батура М П, Кураєв А А, Синіцин А К оптімзація релятивістських ЛЕВ і ЛОВ на основі двомірної теорії / / 15 міжнародна конференція «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології », 12-16 вересня 2005, Севастополь, Крим, Україна, с 231-233

[3] Батура М П, Кураєв А А, Синіцин А К Моделювання та оптимізація потужних електронних приладів / / Мінськ, ВГУІР, 2006

TWO-DIMENSIONAL EFFECTS IN CHERENKOV OSCILLATORS BASED ON CORRUGATED WAVEGUIDES

Kurayev A A, Lushchytskaya I V, Sinitsyn A K Belarusian State University of informatics and Radio Electronics

6                  P Brovi<a Str, Minsi<. 220027, Belarus

Abstract – The influence of focusing magnetic field values on the Cherenkov oscillator efficiency has been investigated on the basis of the irregular waveguide two-dimensional excitation theory A range of magnetic field values has been discovered where failure of oscillations is observed due to the fulfillment of a gyroresonance condition at one of spatial harmonics of the excited microwave field

I                                         Introduction

In Cherenkov oscillators a combined TWT-BWO-0 mechanism of a rectilinear relativistic electron beam interaction with an excited microwave electromagnetic field is implemented To ensure the linearity of beams, a focusing longitudinal magnetic field is used It has been shown in [1] that when selecting the value of a magnetic field in TWT-Os with coaxial slow-wave systems due regard should be given to potential gyroresonance interaction with one of microwave field spatial harmonics resulting in transverse excitation of electron beams and oscillation failure The present report demonstrates on the basis of the two-dimensional theory [2] that in Cherenkov oscillators using slow-wave systems in the form of a hollow corrugated waveguide a range of magnetic field values exists where failure of oscillations is observed both for the BWO-0 and the TWT-0 interaction mechanisms [3]

II                            Results of calculations

Results for two versions of oscillators with periodic corrugation are presented: Version 1 (Fig1) where the BWO-0 mechanism is implemented, and Version 2 (Fig 2) where the TWT-0 mechanism is implemented

Fig la and Fig 2a show the following: curve 1 – irregular waveguide profile b (z), curves 2 – electron beam cross-section, curve 3 – bunching function, curve 4 and 5 – wave and electron efficiency Fig 16 and Fig 26 illustrate transverse electron trajectories in beams Closer to a resonance area the amplitude of electron fluctuations increases, and electrons are deposited on waveguide walls Dependences of efficiencies on the normalized value of the longitudinal focusing magnetic field are shown in Fig1 в and Fig 2b

III                                       Conclusion

Our calculations have resulted in the discovery of the range of values for focusing magnetic fields favorable for the implementation of the selected Cherenkov oscillator versions At smaller values Fq <0,7 , the failure of oscillation is due to insufficient focusing action of the magnetic field In the 0,7 <Fq< 1,5 range, efficient oscillation is observed during the Cherenkov interaction of electrons with electromagnetic waves In the 15 <Fq <35 range, a failure of oscillation is observed

due to the emergence of favorable conditions for gyroresonance interaction with one of spatial harmonics

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р