Многолучевой усилитель и генератор свч колебаний

 

Хо 124035

Класс 21g, 13,т

СССР

0Г1ЯСАНИЕ 8305PETEHl48

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подпасная группа ЛФ 82

В. А. Солнцев и А. С. Тагер

МНОГОЛУЧЕВОЙ УСИЛИТЕЛЬ И ГЕНЕРАТОР

СВ Ч-КОЛ ЕБА Н И И

Заявлено 19 ноября 1957 г. за Лт 586284,26 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» Л 24 за 1962 г.

Известны многолучевые усилители и генераторы СВЧ-колебаний, в которых используют несколько электронных потоков, не подвергнутых предварительному группированию и взаимодействующих один с другим, а также с полем волноводной или замедляющей структуры. Недостаток подобных устройств заключается в том, что по мере укорочения волны приходится увеличивать плотность тока в пучках, вследствие чего затрудняется получение колебаний миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн.

В описываемом устройстве этот недостаток устранен тем, что в пространстве взаимодействия при помощи цилиндров, соединенных с источниками постоянного напряжения вдоль направления движения электронов, создано периодическое электростатическое поле, которое изменяет скорость электронов вдоль пучков, в результате чего устраняется зависимость максимальной рабочей частоты от частоты плазменных колебаний.

Схема описываемого устройства приведена на чертеже.

Два электронных потока, создаваемых катодами 1 и 2, потенциалы которых U, и U, определяются напряжением источников питания 8 и

4, входят в пространство взаимодействия, в котором создано периодическое электростатическое поле с периодом 1. Для создания электростатического поля применены цилиндры, на которые подают положительное напряжение от источника питания 5 и отрицательное напряжение от источника 6. На коллектор 7 подают напряжение U от источника питания 8. В подобной двулучевой лампе будет происходить усиление или генерация колебаний, если

1((1

- — --- -1(-+ ° (— n) ) L,() - (-) I о № 124035 где А — рабочая длина волны;

I P 2-. — параметр, характеризующий пространственный заряд в пучках; и, k — номера взаимодействующих гармоник 1-ro и 2-го пучка.

Как видно из приведенного равенства, величина, характеризующая пространственный .заряд --" -- практически не оказывает влияния г-.. на выполнение условия взаимодействия. Для длины волны порядка 1 мм получаем: — -) — dx = 21; — — — dx = — 20, что соответствует средним потенциалам потоков, равным 580 и 640 в.

При работе на первых пространственных гармониках тока (k=1;

n= — 1) переход электростатического поля L = 2). 2 м,я, а при работе на основной и (— 1) м пространственной гармонике (k=0; n=1).

1 =1=1 мм

Следовательно, расстояние между элементами периодической структуры, необходимое для .получения эффективного взаимодействия потоков, даже при низких скоростях электронных потоков превышает рабочую длину волны в свободном пространстве, что дает возможность использовать эти лампы в области очень коротких волн.

Коэффициент усиления, характеризующий эффективность взаимодействия электронов, G,„-,„= 273 i Lnf ffL f — дб, n где L — длина лампы;

А — средняя длина плазменных волн в пучках; 1.„, fLv) — — относительные амплитуды взаимодействующих пространственных гармоник тока в первом и втором пучках, зависящие от формы периодического электростатического поля и номера гармоник.

Так как амплитуда основной пространственной гармоники примерно равна 1, а первых пространственных гармоник 0,6, то

G>, i --10 — дб

I. n при I, =- 10 сл, 1. =- 2 ся, что имеет место при плотности тока в пучке.

l, -=-. 1а ся

-500 в

G>, i =-50 дб

При использовании предлагаемого усилителя в качестве генератора необходимая обратная связь может быть получена с помощью встречных электрических потоков, создаваемых или специальной электронной пушкой, или .путем отражения первичных электронных потоков от отрицательно заряженного дополнительно электрода.

Предмет изобретения

Многолучевой усилитель и генератор СВЧ-колебаний, о тл н ч а ющ и йс я тем, что, с целью уменьшения зависимости длины волны от плотности тока в пучках, в пространство взаимодействия введены электроды, на которые поданы постоянные напряжения для создания вдоль движения электронов электростатического поля.

Редактор В. H. Погоржельский Тсхрсд T. П. Курилко Корректор T. Д. Хромнева

Поди. к печ. IO/XI — 63 r. Формат бум. 70, 108 / ;

Зак. 3137)11

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, пр. Серова. д. 4

Типография, пр. Сапунова. 2