Гуревич А В, Кураєв А А, Синіцин А К Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки 6, вул П Бровки, м Мінськ, 220600, Республіка Білорусь e-mail: sinitsyn @ bsuir unibel by

Анотація – За допомогою компютерного моделювання досліджено вплив нерегулярності гребінки на властивості двокаскадних орботронов – підсилювачів, а також умножителей частоти електромагнітних коливань міліметрового діапазону

I                                       Введення

в роботі [1] було показано, що використання в орботроне [3] здвоєною гребінки, що утворює ряд поперечно до пучка розташованих резонатров дозволяє створити перспективну двохкаскадний схему підсилювача з фокусирующими дзеркалами по різні сторони гребінок При цьому дифракційні щілини системи автономних півхвильових резонаторів з Ηι 01-модою в першому каскаді відкриті з одного боку, а в другому – з іншого, і забезпечують ефективний звязок з обємною хвилею по магнітному полю, як показано на Рис 1

Відзначимо, що ширина стрічкового пучка визначається висотою (по х) гребінки Якщо глибину її канавок (перпендикулярну до площини малюнка) вибрати дещо більше λ А (тобто ширина півхвильового резонатора близька до критичної), то ширину стрічки ЕП можна зробити вельми великий, обмеженою лише розмірами резонатора Для збільшення потужності реалізується многопучковая конструкція, в якій використовується кілька паралельно розташованих гребінок [3]

В [1] були знайдені 4 базових варіанти таких орботронов – підсилювачів і умножителей з регулярною гребінкою

У справжньому докпаде представлені результати пошуку на основі компютерного моделювання можливостей підвищення ефективності такої схеми за рахунок використання гребінки з нерегулярним кроком

II                              Основна частина

Таблиця 1 Table 1

Варіант

до

КПДр [1]

КПДн

Ку,

дБ

1, А

А,

мм

21, мм

d\,

мм

d\

, Мм

Л ^ 2

^2

мм

22,

мм

4,

мм

, Мм

А

1

32%

69%

15

0,717

19

18,07

+ 1,8

0,86

1,04

7

4,73

3,05

0,89

0,47

У

2

17%

20 %

15

0,127

19

19,0

-3,7

0,97

1,03

14

6,49

3,26

0,5

0,43

З

2

13%

19 %

10

0,269

19

19,12

+3,2

1,00

1,02

7

6,52

4,25

0,97

0,89

D

4

2%

2,6%

10

0,182

7

6,97

0,82

1,00

0,99

7

3,43

1,59

0,505

0,475

Для розрахунків використовувалася математична модель [1,2] У Таблиці 1 представлені порівняльні результати для орботронов з регулярної та нерегулярної гребінкою Тут до – коефіцієнт множення частоти, ККД р і ККД н – досягнуті ККД з регулярної та нерегулярної гребінками відповідно, Ку – коефіцієнт посилення, / [А] – струм Для 1 – го і 2-го каскадів: Ή – число ламелей, L – довжина ЗС каскаду, Ζ – положення (координата) центру каска1         Ν-\

так (див рис 1), d \ Ad – крок гребінки на її початку і

кінці (нижній індекс означає номер каскаду) Чисельні значення всіх параметрів, наступних за ККД, наведені для нерегулярної гребінки Інші параметри обрані такими ж, як в [1]

Рис1 Схема дв) п <1саскадного орботрона Fig.1. Schema Gf two-stage orbotrons

Тут: 1 – сферичні дзеркала, 2 – плоскі дзеркала з lllJeлямі звязку з фебенкой, 3,4 – фебенкі 1 – го і 2-го каскадів, 5,6 – lllJeлі звязку 1-го і 2-го каскадів, 7,8 – розподіл поля вздовж осі X в 1-му та 2-му каскадах відповідно (суцільна лінія – електричне поле, пунктирна – магнітне), 9 – розподіл поля вздовж осі Z, 10 – стрічка пучка (розташована в площині малюнка)

Довжина хвилі сигналу в першому каскаді Х ^ = 8 мм,

навантажена добротність Qfj 2 = 5000, прискорює напруга і = 4кВ, ширина каналу в ЗС – здвоєною гребінці для стрічкового електронного потоку (ЕП) 0,2 мм при товщині 0,15 мм стрічки ЕП

На Рис2 А)-В) наведені амплітудні характеристики підсилювача (А) і помножувача (варіант В) Зауважимо, що для всіх 3 варіантів помножувача амплітудні характеристики якісно схожі з розглянутими в [1 ] І один з одним

Рис 2 Залежність ККД 2-го каскаду від амплітуди поля в 1-му каскаді Fig 2 The dependence of the 2 ^ ^ stage efficiency upon the field in the f stage

Аналіз результатів показує, що за рахунок оптимального підбору нерегулярності гребінки ефективність підсилювача можна збільшити практично вдвічі При цьому істотним є не тільки ККД сам по собі, а й вид амплітудної характеристики На амплітудної характеристиці можливі ділянки бістабільності (А) Для умножителей ж цей спосіб виявляється менш ефективний Причина в тому, що тільки при великому ККД стає істотним уповільнення електронів в міру прольоту уздовж гребінки А на вищих гармоніках ККД невеликий через низької якості угруповання

III                                  Висновок

Показана можливість значного поліпшення характеристик двокаскадних орботронов – підсилювачів за рахунок використання неоднорідною гребінки

Показано, що для умножителей частоти відносний ефект підвищення ККД за рахунок неоднорідності гребінки незначний

IV                           Список літератури

[1] Гуревич А В, Еремка В Д, Синіцин А К Двохкаскадний орботрон міліметрового діапазону як підсилювач і помножувач частоти / / Матеріали 15-ї Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка та телекомунікаційні технології »(КриМіКо2005), 2005

[2] Еремка В Д, Кравченко В Ф, Кураєв А А, Пусто-війт В І, Синіцин А К Атомарні функції в задачі оптимізації за ККД двухпучкового оротрона з нерегулярною здвоєною гребінкою / / Зарубіжна радіоелектроніка Успіхи сучасної радіоелектроніки 2000,

№ 3, с 58-62

[3] Еремка В Д, Кураєв А А Синіцин А К. Орботрони – многопучковие генератори мм і субмм хвиль / / Матеріали 14-ї Міжнародної Кримської конференції« СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології » (Крим-Ко2004), 2004, с 199-202

INCREASE OF THE TWO-STAGE ORBOTRON EFFICIENCY DUE TO USE OF THE IRREGULAR COMB

Gurevich A V, Kuraev A A, Sinitsyn A K

Belarusian State University of informatics and Radioeiectronics

6,        P BrovkI Str, Minsk, 220027, Republic of Belarus

Abstract – With the help of computer modelling the irregularity influence of a comb upon properties of two-cascade or- botrons-amplifiers, and also frequency multipliers of electromagnetic fluctuations of a millimeter range is investigated

I                                      Introduction

In paper [1] shows the use of the [3] dual combs in orbotrons forming a cross-sectional line to a bunch of located resonators, which allows creating the perspective two-cascade circuit of the amplifier with focusing mirrors on the different sides of combs

II                                     The Basic Part

Table 1 presents comparative results for orbotrons with a regular and an irregular comb Amplitude characteristics of the amplifier (variant A) and the multiplier (variant B) are shown on Fig 2

The analysis of results shows that due to optimum selection of a comb irregularity efficiency of the amplifier can be increased practically twice For frequency multipliers the relative effect of efficiency increase due to the irregular comb is insignificant

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