Электронный свч-прибор о-типа

 

Изобретение относится к электронной СВЧ-технике, в частности к СВЧ-приборам О-типа, таким, как клистроны, лампы бегущей волны или гибридные приборы. Целью изобретения является уменьшение уровня побочных колебаний на второй гармонике сигнала рабочей частоты основного и высших типов волн. Устройство содержит выходной резонатор 1, соединенный с выходным прямоугольным волноводом 2 отверстием 3 связи, расположенным в узкой стенке выходного волновода. Приводятся условия для подавления определенных высших типов волн, при выполнении которых прямоугольный волновод становится запредельным для второй гармоники рабочей частоты волн высших типов. 1 ил.

Изобретение относится к электронной СВЧ-технике, в частности к СВЧ-приборам О-типа, таким, как клистроны, ЛБВ или гибридные приборы. Цель изобретения уменьшение уровня побочных колебаний на второй гармонике сигнала рабочей частоты основного и высших типов волн (Е₁₁, Е₂₁, Н₀₁, Н₁₁, Н₂₁). На чертеже изображена выходная секция электродинамической системы СВЧ-прибора О-типа. Выходной резонатор 1 соединен с выходным прямоугольным волноводом 2 отверстием 3 связи, расположенным в узкой стенке выходного волновода. Со стороны, противоположной высокочастотному выводу (вводу) энергии, прямоугольный волновод 2 имеет стенку 4 короткого замыкания, расположенную на расстоянии L от центра отверстия связи 3, причем L 1,070 λ, где λ рабочая длина волны электронного СВЧ-прибора О-типа. Размер а широкой стенки выходного прямоугольного волновода выбран равным 0,701 λ. Устройство функционирует следующим образом. Сгруппированный электронный пучок отдает свою кинетическую энергию СВЧ-полю выходного резонатора 1, собственная частота которого совпадает с рабочей частотой прибора. Отверстие 3 связи возбуждает в выходном прямоугольном волноводе 2 бегущую волну типа Н_a, которая передает СВЧ-мощность в нагрузку. При указанном выборе размеров а и L обеспечиваются оптимальная (с точки зрения передачи СВЧ-мощности на основной частоте) связь выходного резонатора с выходным волноводом и минимальная его связь с выходным волноводом на частоте второй гармоники, в силу чего колебания на частоте второй гармоники в выходном прямоугольном волноводе не возбуждаются. Выбор размеров а и L обосновывается следующими соображениями: подставляя в выражение длины волны λ_в Н₀₁ в прямоугольном волноводе λ_в= значение критической длины волны λ_кр 2а, выражая размер а широкой стенки прямоугольного волновода через отношение длины волны в волноводе типа Н₁₀ для второй гармоники и рабочей частоты λ^н1_в1⁰κ , получаем: a (1) (λ длина волны в свободном пространстве). Для передачи СВЧ-энергии из выходного резонатора в нагрузку на рабочей частоте, расстояние L от центра отверстия связи до закорачивающей плоскости должно удовлетворять соотношению L (1+2k) , (2) где k 0, 1, 2. Подставив в (2) значение и учтя (1), получим: L ·λ. (3) Потребуем дополнительно, чтобы размер L, определенный по формуле (3) и обеспечивающий условие оптимальной передачи мощности в нагрузку на основной частоте, удовлетворял условию минимальной связи на второй гармонике основной частоты. Последнее выполняется при L n (4) где n 1, 2, 3. Совместное решение уравнений (3) и (4) показывает, что существует ряд значений k и n, для которых одновременно выполняется условие оптимальной связи выходного резонатора с выходным волноводом на рабочей частоте при нулевой связи на второй гармонике k 1 2 2 n 4 6 8 κ 2,667 2,400 3,200 Ограничиваемся значениями k ≅ 2, так как при больших значениях k возрастает длина L прямоугольного волновода, что неоправданно увеличивает габариты прибора О-типа. Табличным значениям k и κ соответствуют размеры а и L прямоугольного волновода, которые обеспечивают максимальную связь выходного резонатора с выходным прямоугольным волноводом на рабочей частоте и минимальную связь на второй гармонике рабочей частоты: а 0,701 λ. L 1,070 λ (при k 1, n 4) а 0,822 λ,
L 1,574 λ (при k 2, n 6)
а 0,608 λ,
L 2,194 λ (при k 2, n 8) (5)
При выборе размеров а и L в соответствии с соотношением (5) выходной прямоугольный волновод становится запредельным для второй гармоники рабочей частоты на высшем типе Н₂₀. Выполнение соотношения (5) обеспечивает также отсутствие возбуждения выходного прямоугольного волновода и на частоте второй гармоники Н₂₀. Действительно, отношение длины волны высшего типа к длине волны низшего типа на частоте второй гармоники:
λ^н2_в1⁰/λ^н1_в2⁰ . (6)
Учитывая, что λ_кр волны типа Н₁₀ равна 2а, а λ_кр волны типа Н₂₀равна а, получим (при а 0,701 λ, выбранном из соотношения (5):
/ 1,333. (7)
При а 0,701 λ на длине L выходного волновода укладываются четыре полуволны Из (7) следует, что на этой же длине укладывают три полуволны Значит, выходной волновод не возбуждается на волне типа Н₂₀ на частоте второй гармоники. Исследование влияние допусков на геометрические размеры при механическом изготовлении прямоугольного волновода показывает, что цель изобретения достигается, когда размеры а и L прямоугольного волновода выбирают из интервала:
a (0,7 ± 0,005) λ
L (1,07 ± 0,005) λ
Для подавления других высших типов волн (Е₁₁, Е₂₁, H₀₁, Н₁₁, Н₂₁) дополнительно к условию а 0,701 λ и L 1,070 λ размер b узкой стенки прямоугольного волновода достаточно уменьшить до значения b ≅ 0,24 λ. При выполнении этого условия прямоугольный волновод становится запредельным для второй гармоники рабочей частоты высших типов волн.

Формула изобретения

1. ЭЛЕКТРОННЫЙ СВЧ-ПРИБОР О-ТИПА, содержащий входной и выходной резонаторы, входной и/или выходной прямоугольные волноводы, закороченные с стороны, противоположной вводу или выводу энергии электромагнитного поля, и имеющие в узкой стенке отверстия связи с входным и/или выходным резонаторами, отличающийся тем, что, с целью уменьшения уровня побочных колебаний на второй гармонике сигнала рабочей частоты, размер a(м) широкой стенки входного и/или выходного волновода и расстояние L(м) от центра отверстия связи до закороченного конца входного и/или выходного волновода удовлетворяют соотношениям: a=(0,695-0,705)λ, L=(1,065-1,075)λ, где λ - рабочая длина волны, м. 2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения уровня побочных колебаний на второй гармонике сигнала рабочей частоты для типов волн E₁₁; E₂₁; H₀₁; H₁₁; H₂₁, размер b(м) узкой стенки входного и/или выходного волновода удовлетворяет выражению
b≅ 0,24λ,

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 22.09.2007

Извещение опубликовано: 10.04.2009        БИ: 10/2009

---