Хуторян Е М, Цвик А І Інститут радіофізики та електроніки ім А Я Усикова НАН України вул Ак Проскури, 12, м Харків, 61085, Україна e-mail: khutoryan@irekharkov ua

Анотація – Проаналізовано вплив власного поля електронного потоку в режимі дифракційного випромінювання на діаграми спрямованості і потужність взаємодії з електромагнітним полем

I                                       Введення

Як відомо, принцип дії приладів типу ГДВ грунтується на дифракційному випромінюванні (ДІ) електронного потоку (ЕП), який рухається поблизу дифракційної решітки в обсязі відкритого резонатора (ОР) [1] Існуюча на даний момент теорія ГДВ базується на рівняннях для приладів з поверхневими хвилями, де в рівняннях руху враховується тільки квазістатична складова власного поля ЕП При цьому не враховуються такі явища як висвічування ДІ з обсягу ЗР, радіаційне уповільнення ЕП, додаткова модуляція ЕП дифракційним випромінюванням і ін В [2] в самоузгодженої постановці було розглянуто рух ЕП над стрічкової гратами при виконанні умови випромінювання Сміта-Парсел-ла, де облік власного поля ЕП призводить до появи випливають хвиль

У даній роботі теоретично досліджено взаємодію ЕП з падаючої на грати електромагнітної хвилею з урахуванням власного поля ДІ (реакція ДІ на ЕП)

II                              Основна частина

Передбачається, що на необмежену відбивну дифракційну решітку падає Н-поляризована електромагнітна хвиля з «гаусовим» розподілом поля Поблизу поверхні решітки на довжині / Рухається ЕП (рис1)

Рис 1 Досліджувана структура

Fig 1 The structure considered

Поздовжня складова власне поле ЕП в режимі ДІ знаходиться з рішення задачі дифракції поля конвекційного струму, який утворюється при взаємодії ЕП з полем поверхневої дифракційної гармоніки на гребінці

Так, для попередньо модульованого ЕП, що рухається в просторі дрейфу над «гребінкою» амплітуда повільної хвилі просторового заряду (МВПЗ) в ЕП є наростаючій, а швидкої ВПЗ – затухаючої [2] ДН випромінювання ВПЗ в режимі «чистого» синхронізму представлені на рис2, де для порівняння штрихом показані ДН без урахування власного поля ДІ

Рис 2 ДН попередньо модульованого ЕП

Fig 2 Radiation pattern of the premodulated beam

Залежності потужності взаємодії у відносних одиницях і середня швидкість ЕП на виході з простору взаємодії для трьох різних амплітуд падаючого поля показані на рісЗ (Криві – 1 і 1 активна потужність взаємодії з урахуванням і без урахування реакції ДІ 2 и2 – середня швидкість ЕП на виході) Видно, що в лінійному випадку, при синхронізмі з МВПЗ поле ЕП збільшує конвекційний струм і потужність взаємодії, а при синхронізмі з БВПЗ – зменшує При v ~ g = Vqзначеніе Р <0, тобто існують втрати на нерезонансне випромінювання. При збільшенні амплітуди поля відбувається додаткове гальмування ЕП за рахунок втрат на нерезонансне випромінювання і вихід ЕП з синхронізму з полем, що зменшує ефективність взаємодії.

III                                    Висновок

Встановлено вплив (реакція) ДІ на зміну швидкості ЕП, конвекційний струм, потужність взаємодії і формування діаграми спрямованості випромінювання

IV                             Список літератури

1 генератори дифракційного випромінювання / під ред

В П Шестопалова – Київ: Наук Думка, 1991 317 с

2 Палочі І, Олінер А Самоузгоджена теорія Черен-кова і Сміта-Парселла / / Квазіоптика Обр Докл На міжнар Симп – М: Світ, 1966 С167-168

SPECIFIC FEATURES OF ELECTRON BEAM INTERACTION WITH ELECTROMAGNETIC WAVE IN DIFFRACTION RADIATION MODE

Рис 3 Залежності потужності взаємодії ЕП з електромагнітної хвилею на решітці від швидкості ЕП

E                             M Khutoryan, A I Tsvyk The A Ya Usikov’s IRE NAS of Ukraine 12, Ak Proskury str, Kharkov, 61085, Ukraine

Abstract – Radiation pattern and electromagnetic field interaction power have been analyzed depending on the electron beam proper field in diffraction radiation mode

I                                         Introduction

Based on the equations of surface-wave devices, contemporary DRO theory does not consider such phenomena as diffraction radiation «leakage» out of OR volume, electron beam radiation deceleration, beam supplementary bunching by diffraction radiation, etc [1] In [2], the self-consistent problem of electron beam motion over diffraction grating has been solved in terms of the Smith-Purcell radiation condition

In the present work, electron beam interaction with the grat- ing-incident electromagnetic wave has been theoretically studied in view of the diffraction-radiation proper field (electron beam response to diffraction radiation)

II                                        Main Part

Assume that H-polarized Gaussian wave falls on infinite reflection diffraction grating skimmed by electron beam over length L (Fig1)

Longitudinal component of the electron beam proper field in diffraction radiation mode is obtained by solving the task of convection current field diffraction This current appears as the electron beam interacts with the field of the surface diffraction harmonic on the «comb»

Radiation patterns of the space charged (SC) waves in «pure» synchronism mode are shown in Fig 2 Interaction power in dimensionless units and the average velocity of the electron beam as it leaves the interaction space are plotted in Fig3 for three different amplitudes of the incident field, where 1, 1 and 2, 2 are interaction power and average velocity with/without taking into account response to Smith-Purcell radiation In the linear case interaction power is increased by electron beam In the case of synchronism with fast SC waves, interaction power falls At Va^Vo, P< 0 As the field amplitude increases, the electron beam is additionally retarded in view of nonresonant radiation loss The beam falls out of synchronism with the field, and the interaction efficiency decreases

III                                       Conclusion

The response of the diffraction radiation to the beam velocity, convection current, interaction power, and the radiation pattern shape have been investigated in this paper

Fig 3 Power of electron beam interaction with electromagnetic wave on the grating versus electron beam velocity

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