Замедляющая система для ламп бегущей волны

 

Изобретение относится к электронике. Замедляющая а1стема (ЗС) для ламп бегущей волны выполнена в виде четырех гребенок, расположенных попарно с противоположных сторон пролетного канала 5 зубьями 1 навстречу одна другой. Между гребенками имеются выступы 4, высота которых в направлении оси пролетного канала 5 выбрана из выражения, приведенного в описании изобретения. В ЗС подавляется паразитное самовозбуждение на коротковолновой границе диапазона. 5 ип, 1 табя

(в) SU (и) 1426332 Al (51) 5 Н 01 J 23/24

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

1 (!г,;, ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) . /ping

-!

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4107093/21 (22) 11.08.В6 (46) 30.11.93 Бюл. Na 43-44 (71) Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном уни— верситете (72) Накрал ИА; Шиндяпина Н.Б. (54) ЗАМЕДПЯКтЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЛАМП

БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ (57} Изобретение относится к электронике. Замедляющая система (ЗС) для ламп бегущей волны вы— полнена в виде четырех гребенок, расположенных попарно с противоположных сторон пролетного канала 5 зубьями 1 навстречу одна другой. Между гребенками имеются выступы -, aacora которых а направлении оси пролетного канала 5 выбрана из выра кения, приведенного в описании изобретения.

В ЗС подавляется паразитное самовозбуждение на коротковолновой границе диапазона 5 ил, 1 табл (426332

Изобретение относится к конструированию приборов и устройств СВЧ, в частности к замедляющим системам ((ЗС) типа цепочки связанных резонаторов (ЦСР), находящим применениЕ в усилителях с длительным взаимодействием, а именно в лампах бегущей волны (ЛБВ), Цель изобретения — улучшение подавления паразитного самовозбуждения на коротковолновой границе диапазона. 10

На фиг. 1 изображена предлагаемая система, поперечный разрез: на фиг.2 — продольный разрез замедляющей системы с выступами, образованными на основаниях гребенок, со следующими обозначениями: зуб 1 гребенки, основание гребенки 2, элемент 3 оболочки, выступы 4, пролетный канал 5, резонаторный участок 6 ячейки ЗС, участок 7 щели связи.

На фиг.3 и 4 изображены поперечный и 20 продольный разрезы замедляющей системы с выступами на элементах оболочки; на фиг.5 даны дисперсионные кривые в виде зависимости замедления фазовой скорости от длины волны для замедляющих систем без зуба 1, с выступами на основаниях гребенок 2 и с выступами, образованными элементами 3 оболочки. Штриховкой обозначена область допустимого рассинхронизма. 30

Пеоесечение лучей @=2X и р=л (где р- сдвиг фазы поля в соседних ячейках) с дисперсион ной кривой дает соответственно коротковолновую и длинноволновую границы полосы пропускания, 35

Предлагаемая система (см,фиг,1, фиг.3) состоит из двух пар гребенок, образованных зубьями 1 и основаниями 2, соединенных элементами 3 оболочки. Причем гребенки каждой пары расположены зубья- 40 ми навстречу друг к другу по обе стороны пролетного канала 5, выполненного в местах стыковки зубьев. Зубья первой пары гребенки проходят между зубьями второй пары, повернутой относительно первой на

90О. Между местами соединений гребенок с элементами оболочки по направлению к пролетному каналу выполнены выступы 4: на основаниях гребенок 2 между зубьями 1 (см.фиг.1); в другом варианте предложенно- 5" го устройства (см.фиг.3) выступы 4 выполнены из элементов 3 оболочки, Система работает следующим образом.

При распространении электромагнитной волны в системе, изображенной на фиг.1, с выступами 4 на основаниях 2 замедление ее фазовой скорости в области коротковолновой границы 2.7г (см,фиг.5, кривая 2) уменьшается по сравнению с системой без выступов (см,фиг,5, кривая I) и оказывается ниже зоны допустимого рассинхронизма, В результате этого при подаче рабочего напряжения на замедляющую систему оно не достигает величины, синхронной для граничной точки 2к, и условия паразитного самовозбуждения на коротковолновой границе не возникают.

При прохождении электромагнитной волны в предложенной системе (см,фиг.3) с выступами 4 из элементов 3 оболочки замедление ее фазовой скорости в области коротковолновой границы (см.фиг.5, кривая

И!) увеличивается по сравнению с системой без выступов (фиг.5, кривая t) и оказывается выше зоны допустимого рассинхронизма. В момент подачи рабочего напряжения на замедляющую систему оно проходит через величину, син.:,.:онную для граничной точки 2 л, но так как эта величина не входит в область допустимого рассинхронизма, то паразитное самовозбуждение предотвращается. Изменение замедления фазовой скорости в области коротковолновой границы полосы пропускания в замедляющей системе с выступом, приводящее к выходу граничной точки 2 л из эоны допустимого рассинхронизма с сохранением рабочего диапазона, можно обьяснить следующим образом, В данной замедляющей системе сложной конфигурации сочетаются электроди намические особенности систем типа цепочек связанных резонаторов (а именно диафрагмированный волновод с двумя индуктивными щелями связи, повернутыми в соседних ячейках на 90 ) и штыревых систем {лестничные). Замедляющим системам такого типа (без выступов) характерна пологая дисперсионная кривая с граничной точкой 2 7т в области допустимого рассинхрониэма, вследствие чего существует опасность самовозбуждения на коротковолновой границе полосы при подаче рабочего напряжения на систему (см,фиг.5, кривая 1). Наличие выступов 4 на основаниях 2 гребенок между зубьями 1 частично зкранирует соседние зубья друг от друга, что равносильно уменьшени о их высоты и соответственно уменьшению их эквивалентной емкости и индуктивности, приводящему к уменьшению длины волны 2 л — границы, более зависящей от высоты зубьев. Так как период замедля.ощей системы сохраняется, то с уменьшением длины волны граничная точка соответственно cHNжается и по замедлению. При выборе высоты выступов согласно предложенному соотношению, эта точка выходит из области допустимого рассинхронизма., 1426332

Выступы 4 вносят изменение и н участок 7 щели связи, влияющий преимущестненно на длинноволновую границу полосы. За счет выступа площадь поперечного сечения щели связи уменьшается и соответственно, снижается ее эквивалентная индуктивность. Но при этом за счет приближения выступа к зубьям повернутой на 90 пары гребенок (аналог диафрагмы в

ЦСР) эквивалентная емкость средней части щели возрастает. В результате длинноволновая граница полосы (p= л на кривой il, фиг.5), близкая к рабочей области частот, смещается в сторону меньших длин волн незначительно.

В замедляющей системе с выступами 4, образованными из элементов 3 оболочки (см,фиг,З, 4) изменения вносятся как в резонаторный участок ячейки замедляющей системы 6, так и в участок щели связи 7, При этом за счет выступа диаметр резонатора уменьшается, что нли ег главным образом на 2л границу, уменьшая ее длину волны, но высота зубьев при таком введении выступа сохраняется прежней, за счет чего уменьшение длины волны не велико, На длинноналновую границу (р= 7г) сильнее влияет участок щели связи, который в данном случае за сет выступа на оболочке уменьшается в этой части по площади и соответственно, уменьшается его индуктивность, но средняя часть щели, влияющая на емкость, не изменяется, При этом 7г- граница смещается в коротковолновую сторону в большей степени, чем 2 zr — граница, и дисперсионная кривая деформируется так, что в области коротковолновой границы (2 х ) крутизна ее возрастает. Имеющееся в-данном случае небольшое смещение всей кривой из рабочей области в более низкие замедления можно легко восстановить параллельным переносом дисперсианной кривой за счет уменьшения зазора между зубьями. При выборе высоты выступа согласно предложенному соотношению замедляющая система имеет дисперсианную криву о (c».фиг.5, кривые ИЩ с граничной ручкой p= 2 л за пределами допустимой области рассинхронизма. Предельные соотношения для выбора высоты выступов h получены на основании экспериментального исследования дисперсионных характеристик предложенных замедляющих систем из следующих условий. Нижние пределы г1 получены из условия выхода граничной точки p == 2 л на дисперсионной кривой из области допустимого изменения фазовай скорости Чф (области допустимого рассинхрониз»а в пределах рабочей полосы частот) 5

15

25 .где С вЂ” параметр усиления Пирса

55 на 0,5;4 относительно крайнега значения

Чф. Смещение на 0,57, обусловлено воз»ах<ными флуктуациями параметров прибора, н связи с чем точно по крайнему значению Чф не рекомендуется определять нижний предел. Так при определении нижнего предела для высоты выступов, выполненных на основаниях гребенки, используется верхнее значение Чф (или соответственно нижнее допустимое значение замедления). то для системы с выступами на элементах оболочки — нижнее значение Чф (или соответственно верхнее допустимое значение замедления). Верхние пределы получены из условия смещения дисперсионной кривой в области рабочих частот из заданнага диапазона изменения фазовой скорости. Допустимые пределы изменения фазовай скорости + Л Чф, относительно среднего значения Чфо в рабочем диапазоне частот, определяются максимально допустимым параметром рассинхронизма Ьмакс по формуле

Л Чф/ЛЧфо = (Ьмакс),С, Данные замедляющей системы пред-, почтительнее применять в ЛБВ-коротковолнового диапазона длин волн са средним уровнем мощности. Для таких приборов можно считать 4-ЛЧф/Чфо =+ 57,, чта и берут за основу при получении соотношений. Измерения дисперсии фазавой скорости проводились на моделях замедляющей системы в десятисантиметровом диапазоне длин волн методом малых резонансных возмущений. Результаты исследования для выбора пределов изменения высоты выступов сведены в таблицу, где указаны вид системы, относительная высота выступа h(H — „), а

2 положение 2 л - границы по замедлению относительно них<него или нерхнего края области допустимого рассинхронизма, положения участка рабочего диапазона частот по замедлению.

Иа анализа приведенных данных для обеспечения стабильности замедляющей системы в области коротковолновой границы (2л ) целесообразно выбрать пределы допустимых значений высоты иыступан следующими: для замедляющей системы 3С с выступами на основаниях гребенок h = а

=(0,2+ 0,5).(Н - — ), для ЗС с выступами, образованными из элемеатон оболочки h =

=(0 3 + 0,4).(Н вЂ” — ).

В рассмотренных вариантах предложенных замедля ащих систем в случае вы1426332 пов не на всей дуге оболочки, При этом несколько усложнится технология изготовления элементов с выступами.

5 (56) Патент ФРГ М 1804959, кл. 21д 13117, опублик. 1968, Патент США N 4237402, кл. 315-3,5, опублик. 1980, Положение 2_#_- границы по замедлению

Положение участка рабочего диапазона по замедлению

h/(Í вЂ” ) Без выступа края

-2 6 оО

-5,4

87 о

-12,2 О -"края

+34 $ -"+58 о(, -"+ 7,8 ОА -"+10,4 О(, -"ступов на основаниях. гребенок (см.фиг. t) ширина и толщина выступов совпадают с шириной и толщиной зубьев; в случае Выступов, образованных элементами оболочки, выступы выполнены на всей внутренней дуге оболочки, Возможны также изменения поперечных размеров выступов относительно размеров зубьев или выполнение выстуВид замедляющей системы

В области допустимого рассинхронизма

То же

-0,54 Д от нижнего

В области допустимоm рассинхронизма

То же

+ 0,6 от верхнего

В области допустимого рассинхронизма

То же

Частично в области допустимого рассинхронизма

Вне области допустимого рассинхронизма

В области допустимого рассинхронизма

То же

В области допустимого рассинхронизма

Частично в области допустимого рассинхронизма

Частично, уменьшается полоса

Вне области допустимого рассинхронизма

1426332

6 б

Формула изобретения

ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ

ЛАМП БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ, выполненная в виде четырех гребенок, расположенных попарно с противоположных сторон пролетного канала зубьями навстречу одна другой и размещенных в оболочке, отличающаяся тем, что, с целью улучшения подавления паразитного самовозбуждения на коротковолновой границе диапазона, между гребенками на оболочке выполнены выступы, высота h которых в направлении оси пролетного канала выбрана из следующих выражений; к,(н--).ь=к, H l. а 1 а

2) 2 где Н - высота зуба гребенки, мм; а - ширина зуба в азимутальном направлении гребенки,мм;

К>, К вЂ” коэффициенты, зависящие от месторасположения выступов;

K> = 0,2; Kz = 0,5- для случая расположения выступов в одной радиальной плоскости с зубьями;

К1 = 0,3; К2 = 0,4- для случая смещения оси выступов по азимуту на 45 относительно осей зубьев, 1426332

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Редактор Т.Шагова

Заказ 3335

Составитель Н,Логутко

Техред М.Моргентал Корректор М, Куль

Тираж Подписное

НПО Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5