Румянцев С А, Галдецької Л В, Голеніцкій І І, Духіна Н Г Федеральне державне унітарне підприємство «НВП Исток» Вокзальна 2а, м Фрязіно, 141190, Росія факс: (095) 9749013, e- mail: istkor@elnetmskru

Анотація – Розглянуто основні принципи побудови багатопроменевих ЛБВ сантиметрового діапазону з фокусуванням електронного потоку полем МПФС Запропоновано та досліджено конструкції сповільнює системи (ЗС), поєднаної з фокусирующей системою, многолучевой електронно-оптичної системи (МЕОС)

I                                       Введення

Використання багатопроменевих електронних потоків в ЛБВ середньої і високої потужності дозволяє досягти високих параметрів приладу (ККД, робоча смуга) при порівняно низьких прискорюючих напругах Однак до останнього часу був відомий тільки один успішний приклад реалізації многолучевой ЛБВ – односекційна прозора ЛБВ [1] Ці прилади прекрасно себе зарекомендували при роботі в многорежимних підсилюючих ланцюжках Водночас наявність двох вакуумних приладів не завжди зручно і актуальною є задача підвищення коефіцієнта посилення багатопроменевих ЛБВ Досягнення коефіцієнта підсилення понад

20 дБ можливо тільки в багатосекційної ЛБВ При цьому через збільшення довжини простору взаємодії катастрофічно зростає маса магнітної фокусує системи з однорідним полем

У даний роботі запропоновані і досліджені конструкції ЗС, поєднаної з МПФС, для компактних багатопроменевих ЛБВ С-, X-і Кі-діапазонів потужністю від декількох сот ват до декількох кіловат, з високі коефіцієнтом посилення, порівняно низьким робочою напругою

II                              Конструкція ЗС

Основні принципи побудови ЗС, поєднаної з МПФС, проілюструємо на прикладі ЗС для широкосмугової ЛБВ С-діапазону потужністю кілька кВт

Застосування многолучевой конструкції дозволяє знизити напругу до 13-15 кВ, зменшити габарити і масу приладу

Проектування ЗС многолучевой ЛБВ, поєднаної з МПФС, являє собою складну, багато в чому суперечливу задачу Діафрагми ЗС є одночасно полюсними наконечниками МПФС, і якщо з точки зору електродинаміки їх слід робити якомога тонше для підвищення опору звязку, то з точки зору магнитостатики, навпаки, якомога товщі щоб уникнути насичення Це протиріччя потрібно враховувати вже на етапі вибору основних електричних параметрів ЛБВ Перешкодою для проходження магнітного потоку є щілини звязку, що може обмежувати робочу смугу приладу Слід також звертати увагу на розташування прогонових каналів з урахуванням максимального опору звязку, мінімальних поперечних складових магнітного поля і відсутності насичення перемичок між каналами Проектування такої ЗС являє собою итерационную процедуру електродинамічних і магнітостатичних розрахунків

На рис 1 наведена конструкція модифікованої ЗС типу ланцюжка повязаних резонаторів, спроектованої для многолучевой ЛБВ з МПФС ЗС має по дві щілини звязку нестандартної форми на кожній діафрагмі Розташування прогонових каналів також дещо відрізняється від традиційного

Розрахунок показує, що двосекційна ЛБВ, побудована на такій ЗС, може мати посилення більше 40 дБ і вихідну потужність понад 4 кВт в смузі частот більше 10%

Рис 1 Уповільнююча система

Fig 1 Slow wave system

III Система фокусування багатопроменевого потоку полем МПФС

МПФС містить ряд поздовжньо намагнічених кільцевих магнітів 1, встановлених на оболонці приладу і розділених зовнішніми маточинами у вигляді кілець 2 з магнітного матеріалу (Мал 2) Магнітні кільця орієнтовані по відношенню один до одного однойменними полюсами, їх висота (у поздовжньому напрямку Z) обрана таким чином, що бічні стінки резонаторів є продовженням зовнішніх маточин всередині вакуумної оболонки приладу У прогонових каналах, утворених поруч співісний розташованих круглих отворів 4 в полюсних наконечниках 5 (ПН) і магнітних стінках резонаторів, формується фокусирующее парціальні електронні пучки просторово періодичне магнітне поле

Особливість МПФС для багатопроменевих ЛБВ на ЦСР полягає в тому, що в магнітних стінках резонаторів крім отворів 4 для пропускання пучків маються ще щілини 3 для звязку між резонаторами по ВЧ полю Вони звужують площа поперечного перерізу магнітопроводу і сприяють насиченню магнітного матеріалу на периферії внутрівакуум-ної частини муздрамтеатру, що в свою чергу призводить до зниження амплітуди фокусирующего магнітного поля і обмежує можливості підвищення первеанса парціальних електронних пучків в багатопроменевому електронному потоці Відсутність осьової симетрії в розташуванні щілин звязку щодо осі МПФС, так само як і насичення магнітного матеріалу в тонких перемичках між отворами 4, порушує осьову симетрію магнітного поля відносно осей парціальних каналів, призводить до збільшення поперечної складової індукції поля на осях парціальних каналів і погіршення то ко проходження на колектор

Рис 2 Вбудована МПФС (фрагмент% системи з катодним ПН) 1-кільцеві магніти, 2 – маточини МПФС, 3 – щілина звязку між резонаторами, 4 – отвори прогонових каналів, 5 – катодний Пн

Fig 2 Built-in PPM (1/4 of total) 1 – ring magnets, 2 – PPM disks, 3 – couples between cavities, 4 – transit channels, 5 – cathode magnetic shield

Проведені дослідження показали, що в розглянутому діапазоні частот можна одночасно виконати вимоги з електродинаміки, електроніці та фокусуванні багатопроменевого потоку полем МПФС

Рис 3 Траєкторії електронів в комірці гармати (а) і пролетном каналі (Ь) МЕОС

Fig 3 Electron trajectories in gun region (a) and interaction space (b)

Внаслідок асиметрії елементів конструкції магнітної системи розрахунок магнітної системи проводився по тривимірній моделі [2]

Необхідні параметри МПФС (амплітуда Bzo = 2200 Гс, період 108 мм) отримані шляхом вибору оптимального нестандартного профілю щілини звязку

3 і збільшення товщини маточин 2 Зниження до безпечного рівня (01 – 02% від Bzo) поперечної складової магнітного поля уздовж осей прогонових каналів досягнуто за рахунок оптимального вибору діаметра та висоти виступів в центральній частині магнітопровода, де розташовані отвори прогонових каналів для парціальних пучків

Для формування багатопроменевого електронного потоку може бути використана стандартна конструкція МЕОС з кількістю сферичних емітерів N = 8, розташованих на плоскій поверхні катода з одним загальним підігрівачем Внаслідок малої величини поперечної складової індукції поля на осях прогонових каналів розрахунок МЕОС проводився в однопроменевому наближенні Результати траекторного аналізу одного осередку (З мікропервеасом 065 мкА / У ^ ^ ^) і прогонової каналу наведені на РісЗ

IV                                   Висновок

Створення низьковольтних малогабаритних багатопроменевих ЛБВ з МПФС см-діапазону дозволить створити передавальні СВЧ-модулі нового покоління для звязку та радіолокації

V                          Список літератури

[1] Sazonuv в V, Pobedonostsev А S Multiple – beam multi-mode «transparent» TWTs amplifying chains on their basis Electron Techn, Ser1, no2, pp5 – 8, 2003, Electronica SVCH

[2] Golenitskij I I, Dukhina N G, Kanevsky E I A comprehensive computation of 3D electron optic and magnetic focusing systems Electron Techn, ser1, no2, pp55-6, 2003, Electronica SVCH

CM-RANGE MULTIBEAM TWT WITH PPM PROBLEMS AND SOLUTIONS

S                     A Rumyantsev, A V Galdetsky,

I                            I Golenitsky, N G Dukhina FSUE «RPC Istok»

Vokzalnaja 2a, Fryazino, 141190, Russia Fax: (095)9749013, e-mail: istkor@elnetmskru

Abstract – The project of multibeam TWT with PPM is presented Main problems and advantages of design of multibeam Slow wave system combined with PPM are discussed

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