1 Радиофизика и электроника

2007, том 12, спеціальний випуск

КЛІНОТРОНУ - 50

Кириченко О. Я., Яковенко В. М.

5-13

В роботі коротко подано результати створення вакумних широкодіапазонних генераторів електромагнітних хвиль в міліметровому діапазоні електромагнітного спектра та по дослідженню ефекта підвищення енергообміну електрон-ного потоку з сповільненою хвилею, коли його нахилити на поверхню періодичної структури. Ці дослідження було започатковано в Інституті радіофізики та електроніки Академії наук України ще у 1956 році. Зазначено резонансний вплив цих досліджень на роботи, що проводились в інших інститутах, де розроблялися генератори інших типів. Указано на особливості збудження електромагнітного випромінювання у випадках, коли потік електронів падав під кутами, що повзають, не лише на порверхню періодичної структури, але і на гладкі або шорсткі поверхні при збудженні перехідного випромінювання. Подано характеристики створених клінотронів та результати їх малосерійного виробництва, які забезпечили радіофізичні дослідження спеціалістів, що займалися розробкою електронної і радіотехнічної апаратури.

КЛИНОТРОН ЯК ОБ’ЄКТ ЗГАДОК

Корнієнко Ю. В.

14-20

БІЛЯ ДЖЕРЕЛ КЛИНОТРОНУ

Чурилова С. А.

ВЗАЄМОДІЯ ПОХИЛОГО ЕЛЕКТРОННОГО ПУЧКА З ПОВЕРХНЕВОЮ ХВИЛЕЮ (ТЕОРІЯ КЛИНОТРОНА)

Конторович В. М., Малєєв В. Я.

22-34

ТЕОРІЯ КЛІНОТРОНА

Ваврів Д. М.

35-47

Подано огляд теоретичних результатів по розвитку самоузгодженої нелінійної теорії клінотрона. Надано вивід математичної моделі клінотрона, розглянуті умови збудження коливань та стаціонарний режим коливань з урахуванням впливу просторового заряду та температурних ефектів. Проаналізовані потенційні можливості клінотрона з точки зору подальшого підвищення робочої частоти і вихідної потужності.

ПРО РУХ ЕЛЕКТРОННОГО ПОТОКУ У ВИСОКОЧАСТОТНОМУ ПОЛІ СПОВІЛЬНЮЮЧОЇ СИСТЕМИ КЛІНОТРОНА

Корнієнко Ю. В., Масалов Д. С.

48-53

З метою вивчення обміну енергією між електронним пучком та високочастотним полем у клінотроні розглянуто рух однорідного на початку електронного пучка у повздовжньому електричному полі уповільненої електромагнітної хвилі з амплітудою, що експоненціально наростає вздовж траєкторії електрона. Виконано порівняння розв'язків: одержаних числовим шляхом та аналітично методом збуджень за малою амплітудою у шостому наближенні. Показано, що похибка наближеного розв'язку мала при невеликих значеннях кута прольоту і катастрофічно наростає, починаючи з деякого його значення. Коротко обговорюється природа "клінотронного ефекту".

ОПТИМІЗАЦІЯ ФАЗОВОЇ ШВИДКОСТІ ХВИЛІ В ОРОТРОНІ МІЛІМЕТРОВОГО ДІАПАЗОНУ З НАХИЛЕНИМ ЕЛЕКТРОННИМ ПОТОКОМ

Єрьомка В. Д., Кураєв О. О., Сініцин А. К.

54-58

Описано результати математичного моделювания і оптимізації параметрів оротрона з регулярним та нерегулярним періодом відбиваючої дифракційної решітки типу «гребінка». Описана розроблена методика оптимізації закону зміни періоду «гребінки» на основі апарату атомарних функцій. Розв’язання задачі оптимального керування здійснено з врахуванням зустрічної хвилі. Для підвищення ефективності енергообміну між електронним потоком та електромагнітним полем відкритого резонатора застосовано «клинотронний ефект». Показано, що при кутах нахилу електронного потоку до робочої поверхні «гребінки» при оптимізованому законі зміни її періоду електронний ККД оротрона досягає 70%, тоді як при максимальний ККД не перевищує 50%.

ВЗАЄМОДІЯ ЕЛЕКТРОНІВ ІЗ ПОПЕРЕЧНОЮ ТА ПОЗДОВЖНЬОЮ СКЛАДОВИМИ ВИСОКОЧАСТОТНОГО ПОЛЯ У ГЕНЕРАТОРАХ ТИПУ КЛІНОТРОН

Мільчо М. В.

59-70

Теоретично досліджена нова фізична модель процесу взаємодії електронів із ВЧ полем поблизу самої поверхні системи, яка уповільнює електромагнітну хвилю, з урахуванням реального розподілу ВЧ полів. Показано, що взаємодія із поперечним електричним полем спричиняє відбіркове осідання електронів на ламелях гребінки, а у щільових резонаторах відбувається відбір потужності від уже промодульованого по щільності електронного потоку. Пояснено майже повний синхронізм електронів із просторовими гармоніками поля, який спостерігається експериментально. Показана можливість роботи клінотрона у режимах із дуже великими кутами прольоту електронами щільових резонаторів.

БАГАТОХВИЛЬОВИЙ РЕЗОНАНСНИЙ КЛІНОТРОН ММ ДІАПАЗОНУ

Єфімов Б. П.

71-80

Описані фізичні принципи побудови вакуумних джерел електромагнітних коливань безперервної дії, які випромінюють НВЧ енергію одночасно на декількох несучих частотах у міліметровому діапазоні. Розглянуто питання узгодження генератора з навантаженням, управління рівнем вихідної потужності та частоти, розрахунок дисперсійних залежностей та використання резонансних ефектів у періодичних структурах, а також фокусування електронних пучків в неоднорідному магнітному полі. Наведено частотні характеристики та вихідні параметри приладів.

ПОМНОЖУВАЧІ ЧАСТОТИ ІЗ ПОХИЛИМ ЕЛЕКТРОННИМ ПОТОКОМ

Єрьомка В. Д.

81-103

В останні роки діапазон терагерцевих (ТГц) частот викликає підвищений інтерес, зокрема в науковій літературі. У статті обговорюється можливість застосування принципу множення частоти при побудові вакуумних джерел електромагнітного випромінювання з похилим електронним потоком у короткохвильових діапазонах, у тому числі й у діапазоні ТГц. Описано результати моделювання та експериментальних досліджень помножувачів частоти міліметрового діапазону, зокрема помножувальних клинотронів, помножувальних оротронів та помножувальних орботронів з високими коефіцієнтами множення частоти k _f = 15. Описано результати експериментального дослідження помножувача частоти міліметрового діапазону, каскадом відбору потужності якого слугує електродинамічна система у вигляді призматичного резонатора із періодичною сповільнюючою структурою типу "гребінка". Електродинамічна система збуджувалась на вищих типах коливань. Показано можливість роботи каскаду відбору потужності такого помножувача в діапазоні частот, який перевищує октаву, що забезпечує коефіцієнт перетворення частоти більше 10. Приведено енергетичні і частотні характеристики помножувачів частоти. Експериментально підтверджена перспективність застосування описаних схем побудови для створення джерел електромагнітного випромінювання з перебудовою частоти в діапазоні ТГц.

БЕСТОКОВЕ КЕРУВАННЯ ЧАСТОТОЮ КЛІНОТРОНУ, ЩО ВИКОРИСТОВУЄКОСУ ГРЕБІНКУ

Солодовник В. А.

104-108

Досліджено особливості нового способу керування частотою автоколивань клінотрона за допомогою спеціального електрода, який розміщено в просторі взаємодії електрон-ного потоку з електромагнітними полями періодичної структури. Характерною особливістю цього способу є швидке управління частотою сигналу на виході генератора без помітних втрат потужності в ланцюзі управління. Доказано, що як сповільнюючу систему такий спосіб повинен використовувати плоскі косі періодичні структури. Показана можливість управління крутизною модуляційної характеристики.

ГЕНЕРАТОРИ СТОХАСТИЧНИХ КОЛИВАНЬ НА ЛЗХ-КЛІНОТРОНІ ДЛЯ СИСТЕМ СКРИТНОГО ЗВ’ЯЗКУ, РАДІОПРОТИДІЇ ТА РАДІОМАСКУВАННЯ У МІЛІМЕТРОВОМУ ДІАПАЗОНІ

Єфімов Б. П.

109-116

В роботі описані результати експериментальних досліджень декількох шляхів збудження шумових коливань на ЛЗХ-клінотроні у міліметровому діапазоні радіохвиль. Наведені електричні режими та характеристики шумових сигналів у залежності від ряду параметрів коливальних систем. Зроблено порівняльний аналіз спектральних характеристик розроблених макетів в міліметровому діапазоні.

ОРТОКЛИНОТРОНИЙ ЕФЕКТ

Кириченко О. Я.

117- 121

Подано експериментально можливість підвищення ефективності збудження поверхневої хвилі електронним потоком у вигляді стрічки. Тому що електрони пучка рухаються по гвинтовим траєкторіям, ефект досягається за рахунок введення пучка під кутом до вектора високочастотного поля в площині сповільнюючої системи (ортоклинотронний ефект).

ДИСПЕРСІЙНИЙ АНАЛІЗ ТРИВИМІРНИХ СПОВІЛЬНЮВАЛЬНИХ СИСТЕМ НА ОСНОВІ МЕТОДУ УЗАГАЛЬНЕНИХ МАТРИЦЬ РОЗСІЮВАННЯ

Кириленко А. О., Сенкевич С. Л., Стешенко С. О.

122-129

Побудовано строгі повнохвильові моделі для дисперсійного аналізу тривимірних періодичних сповільнювальних систем з використанням даних про S-матриці окремих елементів. Останні отримано на основі узагальненого методу часткових областей з попереднім пошуком повних хвилевідних базисів для окремих фрагментів сповільнювальної системи. Досліджено характеристики алгоритмів і наведено приклади розрахунку гребінчастих структур, що використовуються у клинотронах.

ЕЛЕКТРОДИНАМІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИСТРОЮ ВИВОДУ ЕНЕРГІЇ З КЛІНОТРОНУ

Пішко О. Ф., Чумак В. Г., Чурилова С. А.

130-133

Чисельним методом досліджено електродинамічні характеристики пристрою виводу енергії з клінотрону. Наведено результати розрахунків параметрів матриці розсіювання для моделі внутрішньої (вакуумної) частини клінотрону, проведено порівняння з експериментальними даними.