Замедляющая система
Владельцы патента RU 2453945:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Изобретение относится к электронной технике, в частности к замедляющим системам для СВЧ-приборов O-типа с заданными фильтровыми свойствами. Технический результат заключается в расширении рабочего диапазона частот и функциональных возможностей. Замедляющая система содержит отрезки спирали, внешний цилиндрический металлический корпус. Внешний цилиндрический металлический корпус установлен соосно виткам отрезков спирали. Концы отрезков спиралей замкнуты с помощью опор на внешний цилиндрический металлический корпус. При этом концы соседних отрезков спирали смещены относительно друг друга на угол α по часовой стрелке, величина которого выбрана из соотношения: , где N=1, 2, 3… - число отрезков спирали на периоде структуры. 2 ил.
Изобретение относится к области электронной техники, в частности к замедляющим системам для мощных СВЧ-приборов O-типа.
Наиболее близкой по технической сущности является спиральная замедляющая система для СВЧ-приборов (патент GB №761768 «Improvements in or relating to delay lines for microwave tubes», Oscar Dohler, Bernard Epsztein, МПК H01J 23/24, опубл. 21.11.1956), каждый виток которой образован проводником, замкнутым обоими концами на проводящую поверхность, выполненную в виде плоскости.
Однако такая замедляющая система в длинноволновой части спектра имеет резкую зависимость величины фазовой скорости от частоты, не обладает свойствами полосно-пропускающего фильтра, имеет неограниченную полосу пропускания. В замедляющей системе с неограниченной полосой пропускания происходит автогенерация высших паразитных гармоник полезного сигнала при его усилении или генерации.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании замедляющей системы с ограниченной полосой пропускания и с возможностью изменения центральной частоты данной полосы пропускания в широком диапазоне частот.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в расширении рабочего диапазона частот и функциональных возможностей.
Данный технический результат достигается тем, что в замедляющей системе, содержащей проводники, замкнутые обоими концами на проводящую поверхность, новым является то, что проводники выполнены в виде одинаковых отрезков спирали, а проводящая поверхность выполнена в виде внешнего цилиндрического корпуса, установленного соосно отрезкам спирали, при этом концы соседних отрезков спирали смещены относительно друг друга на угол α по часовой стрелке, величина которого выбрана из соотношения:
,
где N=1, 2, 3… - число отрезков спирали на периоде структуры.
При замыкании концов отрезков спирали на корпус указанным образом замедляющая система обладает винтовой осью симметрии N-го порядка и приобретает свойства полосно-пропускающего фильтра частот, т.е. имеет ограниченную полосу пропускания. При этом полоса пропускания замедляющей системы состоит из нескольких смыкающихся полос пропускания, количество которых определяется числом N (Замедляющие системы. / Р.А.Силин, В.П.Сазонов, «Советское радио», 1966, стр.47). Центральная частота полосы пропускания определяется параметрами спиралей. За счет изменения расстояния между отрезками спирали или частичного ввинчивания их друг в друга можно изменять ширину полосы пропускания и необходимую кривизну дисперсионной характеристики замедляющей системы, что в совокупности позволяет расширить функциональные возможности.
На фиг.1 представлен частный случай реализации конструкции замедляющей системы при N=2, т.е. когда концы одного отрезка спирали смещены относительно концов другого отрезка спирали на угол 180° и, соответственно, период замедляющей системы содержит два отрезка спирали. При этом соседние отрезки спирали разнесены между собой.
На фиг.2 частный случай реализации конструкции замедляющей системы при N=2, когда соседние отрезки спирали частично ввинчены друг в друга.
Замедляющая система (фиг.1 и фиг.2) содержит отрезки 1 и 2 спирали, внешний цилиндрический металлический корпус 3, опоры 4.
Отрезки 1 и 2 спирали выполнены из медной проволоки или трубки, позволяющей осуществлять их водяное охлаждение. Внешний цилиндрический металлический корпус 3 установлен соосно виткам отрезков 1 и 2 спирали. Отрезки 1 и 2 спирали замкнуты с помощью опор 4 на внешний цилиндрический металлический корпус 3.
Замедляющая система работает следующим образом.
Через ввод энергии на вход замедляющей системы подается подлежащий усилению внешний СВЧ-сигнал со спектром, находящимся в полосе пропускания замедляющей системы. Усиление бегущих вдоль замедляющей системы волн происходит за счет их взаимодействия с электронным потоком, скорость которого подбирается приблизительно равной фазовой скорости волны на центральной частоте полосы пропускания. Необходимая кривизна дисперсионной характеристики замедляющей системы достигается за счет изменения расстояния между отрезками 1 и 2 спирали (фиг.1) или частичного ввинчивания их друг в друга (фиг 2).
Так как увеличение числа N приводит к увеличению смыкающихся полос пропускания, то в данной замедляющей системе возможно усиление входных сигналов с различными частотными спектрами в широкой полосе частот. Коэффициент усиления сигнала определяется длиной замедляющей системы. Энергия из системы выводится с помощью выходного устройства.
Замедляющая система, содержащая проводники, замкнутые обоими концами на проводящую поверхность, отличающаяся тем, что проводники выполнены в виде одинаковых отрезков спирали, а проводящая поверхность выполнена в виде внешнего цилиндрического корпуса, установленного соосно отрезкам спирали, при этом концы соседних отрезков спирали смещены относительно друг друга на угол α по часовой стрелке, величина которого выбрана из соотношения:
где N=1, 2, 3… - число отрезков спирали на периоде структуры.
