Неоднородная замедляющая система

 

союз совктских

СОЮИЛИСТНЧЕСХИХ УЕСПУЗЗ!НВ

ГОСУДАРС1МННОВ ПАТЕНТНОЕ вщомство cccr <тоспиип ссщ опислник изонщткния

К ВТОРСКО У СВИДЕТЕ ЬСТВУ (21) эжен/21 (22) 27М.81 (46) 151293. Бкв Ne 45-46 (71) Научно-иссиедоватеиьсний ьнститут мехаееи и Физики ири Capanemoe ГОс да тстветвюм уа(в) $Q (и) 4 1 (И) 2. верситете имНГЧерньаиевавго (72) Накраи ИА; Шиндяиае Н.Б

tas нюдн» лая виайвюаая сне.

%МА (67) 961487

Изобретение относится к радиоэлектронике СВЧ, а именно к замедляющим системам, и может быть использовано в СВЧ приборах с длительным взаимодействием типа ламп бегущей волны (ЛБВ), а также в . линейных ускорителях частиц, Одним из методов повышения эффективности взаимодействия электронного пучка с полем электромагнитной волны в указанных приборах является изменение фаэовой скорости"волны по длине замедля, ющей системы для поддержания синхронизации пучка и волны, что достигается применением неоднородных замедляющих систем с соответственно изменяющимися по длине геометрическими параметрами ячеек, Известна неоднородная замедляла,, система для линейных ускорителей и ламп обратной волны М типа, образованная расположенной в волноводе последовательностью трубок дрейфа на встречных металлических стержнях, в которой между трубками дрейфа введен огибающий их зигзагообразный проводник, причем расстояние между трубками дрейфа и размеры зигзагообразного проводника изменяются по длине системы в определенной зависимости друг от друга.

Указанная система имеет достаточно большие габариты и вес, Наиболее близкой к изобретению является неоднородная замедляющая система, включающая расположение вдоль продольной оси волнавода трубки дрейфа, соединенные с внутренней поверхностью волновода посредством металлических стержней, в который для изменения фаэовой скорости расстояние между трубками дрейфа и продольный размер трубок дрейфа монотонно уменьшаются от одного конца замедляющей системы к другому.

Такое нарушение периодичности системы в области пространства взаимодействия ведет к существенному снижению сопротивления связи и к возрастанию пОтерь; кроме того. изменение фазовой скорости волны в системе за счет постепенного уменьшения периода имеет ограничение.

Выше определенного критического значе. ния уменьшения фазовой скорости в лампе могут возбудиться колебания на обратной волне вблизи л -вида, т.к, низкочастотная граница полосы (л -вид) замедляющей системы с минимальным в данной неоднородности лампе периодом оказывается в области замедлений. соответствующих ускоряющему напряжению пучка. Диапазон изменения фазовой скорости в системах с уменьшающимся периодом будет тем уже. чем ближе к л -виду расположена рабочая полоса частот прибора, но именно ."та область фазовых сдвигов (1,3-1,1 rt ) наиболее выгодна для работы приборов указанного типа с точки зрения величины сопротивления связи.

Целью изобретения является расширение диапазона изменения фазовой скорости электромагнитной волны вдоль длины замедляющей системы при сохранении неизменными по длине системы периода трубок дрейфа и поперечных размеров вол н овода.

Поставленная цель достигается тем, что в неоднородной замедляющей системе, 20 включающей расположение в волноводе вдоль его продольной оси трубки дрейфа, прикрепленные к внутренней поверхности волновода посредством металлических стержней, эти металлические стержни уста25 новлены с переменным по длине системы углом наклона к ее продольной оси.

На чертеже дано схематическое изобретение продольного разреза (o плоскости штырей) предложенной неоднородной замедляющей системы.

Система содержит последовательность цилиндрических трубок 1 дрейфа, крепящихся к внутренней поверхности круглого волновода 2 посредством металлических стержней 3 круглого сечения, выполненных с переменным углом наклона

Q) )Qg >аз ит,д. Формасечения волновода и стержня, а также конфигурация трубок

40 дрейфа и закон изменения угла наклона могут быть различными.

Так, для уменьшения фазовой скорости волны вдоль длины замедляющей системы крепящие металлические стержни должны

45 быть выполнены с постепенно уменьшающимся по длине системы углом наклона.

При уменьшении наклона стержней к продольной оси системы длина их, а следовательно, и эквивалентная индуктивность стержня возрастает, тогда как остальные эквивалентные параметры ячеек замедляющей системы (учитывая, что периодичность трубок дрейфа и поперечные размеры волновода сохранены прежними) остаются практически неизменными. Увеличение индуктивности стержней при неизменном периоде приводит к некоторому смещению всей дисперсионной характеристики системы в низкочастотную область и в область больших замедлений, r.е, фззовая скорость волны в системе уменья я.- t t:÷, 1, ° >1,,1

"161487 сительное смещение дисперсионной характеристики по частоте невелико, тогда как уменьшение фазовой скорости для данной частоты значительно. Характерно также, что при уменьшении угла наклона стержней смещение по замедлителю, а значит и по фазовой скорости, низкочастотной границы полосы пропускания (л-вида) гораздо меньше, чем изменение фазовой скорости волны на рабочей частоте. Этот факт обеспечивает более широкий диапазон изменения фазовой скорости волны без опасности самовозбуждения прибора на л-виде по сравнению со случаем использования замедляющей системы с уменьшающимся периодом, где фазовая скорость волны (или замедление) на рабочей частоте и на частоте к-вида изменяются в одинаковой степени.

При уменьшении угла наклона стерж- .20 ней рабочая частота оказывается в области более высоких фазовых сдвигов, соответст- вующих меньшим величинам сопротивления связи. Однако в целом система с увеличенной индуктивностью стержней имеет большее сопротивление связи. Эти две тенденции приводят к тому, что существенного снижения сопротивления связи в данной замедляющей системе не наблюда- 30 ется.

Пределы изменения угла наклона стержней (90-Зо ) выбираются в зависимости от требуемого перепада фазовой скорости и допустимой величины смещения дисперси- 35 онной характеристики по частоте.

Предложенное устройство можно применять в качестве основной замедляющей системы и в виде отдельных секций в приборах: группирователя — в линейном ускорите- 40 ле частиц и оконечной секции — в ЛБВ, где за основную замедляющую систему берется система со стержнями, перпендикулярными продольной оси системы; при этом период и поперечные размеры основной и дополни= тельных секций будут одинаковыми, что весьма важно.

Формула изобретения

НЕОДНОРОДНАЯ ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ

СИСТЕМА, включающая расположенные в волноводе вдоль его продольной оси трубки дрейфа, прикрепленные к внутренней поверхности еолновода посредством металлических стержней, отличающаяся тем, с

При использовании предложенной неоднородной замедляющей системы в лампах бегущей волны, где для проддержания синхронизма электронного пучка и волил необходимо уменьшать 4 азовую скорость волны в направлении движения электронов, угол наклона стержней должен уменьшаться от одного стержня к последующему в том же направлении. В линейных ускорителях частиц для улучшения условий взаимодействия. скорость волны в системе должна уменьшаться в направлении, противоположном движению электронов и, следовательно, в этом же направлении необходимо уменьшать угол наклона стержней.

В неоднородной замедляющей системе, содержащей 10 ячеек с относительными размерами: период трубок дрейфа 6,9; их длина—

5,2; внутренний диаметр трубок дрейфа—

4; внешний диаметр — 6; диаметр стержней — 1; диаметр волновода — 22,5; угол наклона стержней — a> = 90, a2 = 85", аз = 80, ... аю = 45 ; на рабочей частоте. перепад фазовой скорости, соответствующий размерам крайних ячеек, составляет 187;, тогда как смещение л -аида по фазовой скорости 4 .

П р имен ение предложен ной неоднородной замедлягощей системы в СВЧ приборах типа ЛБВ позволлт повысить их выходную мощность и КПД.

Использование предложенного изобретения в линейных ускорителях частиц в ка% честве группирователя и в качестве основной замедляющей системы дает возможность уменьшить разброс электронов по скоростям, сузить спектр энергии электронов и увеличить их кинетическую энергию, что важно при пооведении точных исследований. (56) Патент. CLUA N 3332024, кл. 328-233, опублик. 1967.

Патент США М 22777700775555, кл. 351-5.42, опублик. 1956. что, с целью расширения диапазона изменения фазовой скорости электромагнитной волны вдоль длины системы при сохранении неизменными по длине системы периода трубок дрейфа и поперечных размеров волновода, металлически стержни установлены с переменным по длине системы углом наклона к ее продольной оси, 961487

Составитель И.Накрап

Редактор Н. Колоскова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С. Лисина

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента.113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Заказ 3349

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