Н. В. АНДРЕЕВ, В. М. БЕЛУГИН, А. Е. ВАСИЛЬЕВ,

В. В.ВЕТРОВ, Н. Е.РОЗАНОВ

ФГУП “Московский радиотехнический институт РАН”

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ШИРОКОПОЛОСНОЙ ЛАМПЫ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ

Описан процесс разработки замедляющей структуры (ЗС) широкополосной "прозрачной" лампы бегущей волны (ЛБВ), включая согласующие трансформаторы и волноводные переходы к передающим трактам. Получено хорошее согласование (КСВн 1.6) с передающими линиями во всей полосе пропускания ЗС шириной до 25%, что обеспечило устойчивый режим работы ЛБВ.

Разработанная ЛБВ представляет собой компактную “прозрачную” (без встроенных поглотителей) лампу, обеспечивающую выходную мощность несколько киловатт с коэффициентом усиления 15-17 дБ [1,2]. Электронно-оптическая система ЛБВ состоит из электронной пушки, магнитной периодической фокусирующей системы, совмещенной с ЗС, и коллектора электронного пучка. В качестве электродинамической системы (ЭДС) выбрана ЗС в виде цепочки связанных резонаторов (ЦСР), которая имеет волноводные входной и выходной узлы. Замедляющая структура представляет собой ЦСР с двумя индуктивными щелями связи между ячейками (резонаторами).

В процессе создания ЭДС как в целом, так и отдельных ее узлов в современных условиях обязательным является этап математическо­го моделирования. В нашем случае инструментом численного моделирования регулярной ЗС явился комплекс трехмерных программ ISFEL3D [3], предназначенный для моделирования методом конечных элементов электромагнитных полей в частотной области в объектах произвольной формы. С помощью его был проведен расчет характеристик регулярной ЗС с полосой пропускания с частотами 47-60 относительных единиц (о. е.). Как показали многочисленные сравнения результатов расчетов с экспериментальными данными для ЗС разных конструкций и разных диапазонов частот, отличие расчетных и экспериментальных частот дисперсионных характеристик не превышает 1%, а отличие расчетных и экспериментальных величин сопротивления связи не превышает 5%. Поэтому этап физического моделирования регулярной ЗС не потребовался. Это важно для существенного сокращения фи­нансовых и трудовых затрат в процессе работы и создания условий, необходимых для передачи изделий в серийное или массовое производство. Полученные расчетные параметры ЗС использованы при расчетах взаимодействия пучка с ВЧ сигналом [2].

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Для соединения ЗС с волноводными трактами предложена конструкция ступенчатого волноводного перехода, которая найдена в расчетах с помощью про­граммы H-WINDOW [4]. Переход содержит всего две ступеньки и индуктивную диафрагму и позво­ляет получить очень хорошее согласование. Его КСВн не превышает 1.01 в полосе частот 44-66 о. е. Длина перехода составляет всего 25.3 мм, то есть оказывается в несколько раз меньше, чем у сравнимых по характеристи­кам чебышевских перехо­дов с четвертьволновыми ступеньками. На основании результатов расчетов согласующих устройств и регулярной ЗС была разработана конструкторская документация и изготовлены детали и узлы ЗС. Для получения экспериментальной зависимости величины КСВн от частоты, близкой к расчетной зависимости, потребовалась корректировка некоторых размеров ЗС. В результате в полосе пропускания ЗС шириной около 25% получен КСВн, не превышающий величину 1.6. После этого элементы ЗС были спаяны между собой (см. рисунок).

Список литературы

1. , , . Разработка электродинамической системы широкополосной ЛБВ большой мощности. Препринт 2005-04. М., МРТИ РАН, 20с.

2. , , . Разработка, методы расчета и создание широкополосных ЛБВ для непрерывного режима работы. Препринт 2005-03. М., МРТИ РАН, 20с.

3. S. A.Silaev. Application of the code ISFEL3D for three-dimensional RF structure calculations. Proc. Int. Univ. Conf. “Electronics and Radiophysics of Ultra-High Frequencies”. St. Petersburg. 1999. P.407-410.

4. . Расчет матриц рассеивания баночных окон сложной конфигурации для вводов (выводов) энергии ЭВП СВЧ. Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ. 1991. вып.3(437). С.4-9.