RU178718U1 - SHF-GENERATOR ON MULTI-SPEED ELECTRON FLOWS - Google Patents

SHF-GENERATOR ON MULTI-SPEED ELECTRON FLOWS Download PDF

Info

Publication number
RU178718U1
RU178718U1 RU2017142119U RU2017142119U RU178718U1 RU 178718 U1 RU178718 U1 RU 178718U1 RU 2017142119 U RU2017142119 U RU 2017142119U RU 2017142119 U RU2017142119 U RU 2017142119U RU 178718 U1 RU178718 U1 RU 178718U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
anode
drift
radius
grid
potential
Prior art date
Application number
RU2017142119U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Александрович Калинин
Алексей Александрович Короновский
Андрей Викторович Стародубов
Станислав Андреевич Макаркин
Семен Андреевич Куркин
Артем Андреевич Бадарин
Алексей Александрович Сердобинцев
Антон Михайлович Павлов
Виктор Владимирович Галушка
Дмитрий Михайлович Митин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского"
Priority to RU2017142119U priority Critical patent/RU178718U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU178718U1 publication Critical patent/RU178718U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/68Tubes specially designed to act as oscillator with positive grid and retarding field, e.g. for Barkhausen-Kurz oscillators

Abstract

Полезная модель относится к области СВЧ-электроники и предназначена для генерации шумоподобных широкополосных сигналов средней мощности. Технической проблемой является создание такого генератора шумоподобных широкополосных колебаний, который обеспечил бы получение сигналов в диапазоне высоких и сверхвысоких частот в схеме без использования внешних магнитных полей с более высоким уровнем КПД. Техническая проблема решается тем, что СВЧ-генератор на многоскоростных электронных потоках, содержащий последовательно расположенные катод, модулирующую сетку, первый и второй анод в виде сеток с выводами для подключения к источнику питания и отрезок электродинамической системы, выполненный в виде спирали с выводом энергии, согласно решению содержит трубу дрейфа, соединенную электрически со вторым анодом, с возможностью обеспечения величины тормозящего потенциала, равного величине тормозящего потенциала на втором аноде U, величина которого лежит в диапазоне 0,5*U÷0,7*U, где U- потенциал первого анода в виде сетки. Диаметр трубы дрейфа равен ее длине. Радиус трубы дрейфа выбран из условия обеспечения отношения радиуса электронного потока с катода на входе в трубу дрейфа к радиусу трубы дрейфа не более 0,01.The utility model relates to the field of microwave electronics and is designed to generate noise-like broadband signals of medium power. The technical problem is the creation of such a generator of noise-like broadband oscillations, which would ensure the receipt of signals in the high and ultra-high frequencies in the circuit without the use of external magnetic fields with a higher level of efficiency. The technical problem is solved by the fact that the microwave generator for multi-speed electron flows containing a sequentially located cathode, a modulating grid, the first and second anode in the form of grids with leads for connection to a power source and a piece of the electrodynamic system, made in the form of a spiral with energy output, according to the solution contains a drift pipe connected electrically to the second anode, with the possibility of providing a braking potential equal to the braking potential at the second anode U, the value of It lies in the range 0.5 * U ÷ 0.7 * U, where U is the potential of the first anode in the form of a grid. The diameter of the drift pipe is equal to its length. The radius of the drift tube is selected from the condition of ensuring the ratio of the radius of the electron flow from the cathode at the entrance to the drift tube to the radius of the drift tube is not more than 0.01.

Description

Полезная модель относится к области СВЧ-электроники и предназначена для генерации шумоподобных широкополосных сигналов средней мощности.The utility model relates to the field of microwave electronics and is designed to generate noise-like broadband signals of medium power.

Хаотические сигналы находят широкое применение в различных областях техники, таких как информационно-телекоммуникационные системы, радиолокация, измерительная техника и т.д. (см. А.С. Дмитриев, А.И. Панас. М.: Физматлит. – 2002; Н.Н. Залогин, В.В. Кислов. М.: Радиотехника. – 2006.). Кроме того, представляется перспективным использование подобных сигналов в ряде отраслей обрабатывающей промышленности, таких как нефтеперерабатывающая промышленность, деревообрабатывающая и т.п. (см. Ю.А. Калинин, А.В. Стародубов, С.И. Березин, Наука и технологии в промышленности. 3 (2009) 28-31.).Chaotic signals are widely used in various fields of technology, such as information and telecommunication systems, radar, measuring equipment, etc. (see A.S. Dmitriev, A.I. Panas. M .: Fizmatlit. - 2002; NN Zalogin, VV Kislov. M: Radio engineering. - 2006.). In addition, it seems promising to use such signals in a number of manufacturing industries, such as oil refining, woodworking, etc. (see Yu.A. Kalinin, A.V. Starodubov, S.I. Berezin, Science and technology in industry. 3 (2009) 28-31.).

Для генерации подобных сигналов могут использоваться виркаторы (ВК). Примером подобного устройства может служить виркатор, содержащий установленный в волноводе вакуумной камеры и подключенный к внешнему источнику питания коаксиальный диод, образованный цилиндрическими катодом и анодом, представляющим собой сетку в форме цилиндра, связанным с волноводом анодным электродом и систему вывода излучения. Анод дополнен, по крайней мере, одной сеткой в форме цилиндра, соосного катоду, сетки имеют различные диаметры и установлены с возможностью образования виртуального катода между ними (см. патент РФ на изобретение №2352014, МПК H01J25/00).Vircators (VK) can be used to generate such signals. An example of such a device is a vircator containing a coaxial diode installed in the waveguide of a vacuum chamber and connected to an external power source, which is formed by a cylindrical cathode and anode, which is a cylinder-shaped grid connected to the waveguide by an anode electrode and a radiation output system. The anode is supplemented with at least one grid in the form of a cylinder, coaxial to the cathode, the grids have different diameters and are installed with the possibility of forming a virtual cathode between them (see RF patent for invention No. 2352014, IPC H01J25 / 00).

Известен магнитоизолированный виркатор (см. патент РФ на изобретение №2221306, МПК H01J25/74). Устройство состоит из катодного электрода и изолированного от него анодного электрода, расположенных в магнитном поле, причем анодный электрод содержит последовательно установленные модулирующую секцию в виде волновода, охватывающую катодный электрод и секцию формирования ВК, переходящую в рупор с окном вывода излучения, волновод секции формирования ВК выполнен в виде участков со скачкообразно увеличивающимся в сторону вывода излучения поперечным сечением, причем эти участки разделены в плоскости скачка дополнительными анодными диафрагмами в форме сетки, прозрачной для того типа электромагнитной волны, который генерируется в предшествующем участке волновода.Known magnetically insulated vircator (see RF patent for the invention No. 2221306, IPC H01J25 / 74). The device consists of a cathode electrode and an anode electrode isolated from it, located in a magnetic field, the anode electrode comprising a sequentially installed modulating section in the form of a waveguide, covering the cathode electrode and the VC forming section, turning into a horn with a radiation output window, the waveguide of the VC forming section is made in the form of sections with a cross-sectional increase in the direction of radiation output, and these sections are separated in the plane of the jump by additional anode diameters apertures in the form of a grid transparent for the type of electromagnetic wave that is generated in the previous section of the waveguide.

Известен сверхвысокочастотный генератор на основе виртуального катода с радиальным пучком (см. патент РФ на изобретение №2395132, МПК H01J25/02). Устройство содержит установленный в вакуумной камере и подключенный к внешнему источнику питания коаксиальный диод, образованный полым цилиндрическим катодом и размещенным в нем полым прозрачным для электронов анодом, соединенным с корпусом вакуумной камеры, и переходящим в устройство вывода сверхвысокочастотного излучения. В полости анода расположен гальванически связанный с катодом осевой электрод, при этом пары катод-анод и анод-осевой электрод образуют коаксиальные линии с одинаковым волновым сопротивлением, и установлены с обеспечением организации искусственной положительной обратной связи. Следует отметить, что в прототипе разница между волновыми сопротивлениями коаксиальных линий и отсутствие искусственной положительной обратной связи в области формирования электронного пучка приводит к уменьшению мощности излучения на 20 дБ.Known microwave generator based on a virtual cathode with a radial beam (see RF patent for the invention No. 2395132, IPC H01J25 / 02). The device comprises a coaxial diode installed in a vacuum chamber and connected to an external power source, formed by a hollow cylindrical cathode and a hollow electron-transparent anode connected thereto, connected to the vacuum chamber body and transferred to a microwave output device. An axial electrode galvanically connected to the cathode is located in the cavity of the anode, while the cathode-anode pairs and the anode-axial electrode form coaxial lines with the same wave impedance, and are installed to provide artificial positive feedback. It should be noted that in the prototype, the difference between the wave impedances of coaxial lines and the absence of artificial positive feedback in the field of electron beam formation leads to a decrease in radiation power by 20 dB.

Вышеуказанные устройства обладают высокой мощностью выходного сигнала, и повышенным КПД, по сравнению с более ранними аналогами. Однако их КПД при этом всё равно не превышает 1-5%.The above devices have a high output power, and increased efficiency, compared with earlier counterparts. However, their efficiency in this case still does not exceed 1-5%.

Наиболее близким к заявляемому является генератор шумоподобного широкополосного СВЧ-сигнала на виртуальном катоде (см. патент РФ №2288519, МПК H01J25/68). Генератор содержит источник электронов, электродинамическую систему с выводом энергии и коллектором, одну сетку, расположенную между источником электронов и коллектором перпендикулярно направлению движения пучка электронов с возможностью формирования виртуального катода в электродинамической системе между сеткой и коллектором. При этом электродинамическая система выполнена в виде отрезка спиральной замедляющей системы, вывод энергии выполнен в виде волноводной линии передачи, источник электронов выполнен в виде электронной пушки, а коллектор - в виде электрода, расположенного на выходе генератора.Closest to the claimed is a noise-like broadband microwave signal generator on a virtual cathode (see RF patent No. 2285819, IPC H01J25 / 68). The generator contains an electron source, an electrodynamic system with an energy output and a collector, one grid located between the electron source and the collector perpendicular to the direction of the electron beam with the possibility of forming a virtual cathode in the electrodynamic system between the grid and the collector. In this case, the electrodynamic system is made in the form of a segment of a spiral decelerating system, the energy output is made in the form of a waveguide transmission line, the electron source is made in the form of an electron gun, and the collector is in the form of an electrode located at the output of the generator.

Однако для получения хаотических сигналов необходимо использование больших ускоряющих напряжений (1-3 кВ); у генератора низкое значение КПД (1-2%) и значительные габаритные размеры.However, to obtain chaotic signals, it is necessary to use large accelerating voltages (1-3 kV); the generator has a low efficiency value (1-2%) and significant overall dimensions.

Технической проблемой является создание такого генератора шумоподобных широкополосных колебаний, который обеспечил бы получение сигналов в диапазоне высоких и сверхвысоких частот в схеме без использования внешних магнитных полей.The technical problem is the creation of such a generator of noise-like broadband oscillations, which would ensure the receipt of signals in the high and ultra-high frequencies in the circuit without the use of external magnetic fields.

Технический результат, достигаемый в предложенном устройстве, состоит в повышении КПД и уменьшении геометрических размеров и массы устройства.The technical result achieved in the proposed device consists in increasing the efficiency and reducing the geometric dimensions and mass of the device.

Техническая проблема решается тем, что СВЧ-генератор на многоскоростных электронных потоках, содержащий последовательно расположенные катод, модулирующую сетку, первый и второй анод в виде сеток с выводами для подключения к источнику питания и отрезок электродинамической системы, выполненный в виде спирали с выводом энергии, согласно решению содержит трубу дрейфа, соединенную электрически со вторым анодом, с возможностью обеспечения величины тормозящего потенциала, равного величине тормозящего потенциала на втором аноде U2, величина которого лежит в диапазоне 0,5*U1÷0,7*U1, где U1 - потенциал первого анода в виде сетки.The technical problem is solved by the fact that the microwave generator for multi-speed electron flows containing a sequentially located cathode, a modulating grid, the first and second anode in the form of grids with leads for connection to a power source and a segment of the electrodynamic system, made in the form of a spiral with energy output, according to the solution contains a drift pipe connected electrically with the second anode, with the possibility of providing a braking potential equal to the braking potential at the second anode U 2 , the value which lies in the range 0.5 * U 1 ÷ 0.7 * U 1 , where U 1 is the potential of the first anode in the form of a grid.

Диаметр трубы дрейфа равен ее длине.The diameter of the drift pipe is equal to its length.

Радиус трубы дрейфа выбран из условия обеспечения отношения радиуса электронного потока с катода на входе в трубу дрейфа к радиусу трубы дрейфа не более 0,01.The radius of the drift tube is selected from the condition of ensuring the ratio of the radius of the electron flow from the cathode at the entrance to the drift tube to the radius of the drift tube is not more than 0.01.

Полезная модель поясняется чертежами.The utility model is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена принципиальная схема СВЧ-генератора на многоскоростных электронных потоках.Figure 1 presents a schematic diagram of a microwave generator for multi-speed electron flows.

На фиг. 2 показано распределение потенциала в приборе.In FIG. 2 shows the distribution of potential in the device.

На фиг. 3 показаны результаты численного моделирования зависимости величины тока на стенках трубы дрейфа от коэффициента заполнения электронным потоком трубы дрейфа.In FIG. Figure 3 shows the results of numerical simulations of the dependence of the magnitude of the current on the walls of the drift pipe on the fill factor of the drift pipe's electronic flow.

На фиг. 4 показаны результаты численного моделирования зависимости величины плотности тока в электронном потоке от потенциала на стенках трубы дрейфа для различных величин коэффициента заполнения электронным потоком трубы дрейфа.In FIG. Figure 4 shows the results of numerical simulation of the dependence of the current density in the electron beam on the potential on the walls of the drift pipe for various values of the fill factor of the electron beam in the drift pipe.

Позициями на чертежах обозначены:The positions in the drawings indicate:

1 – катод;1 - cathode;

2 – модулирующая сетка для формирования многоскоростного электронного потока; 2 - modulating grid for the formation of a multi-speed electron beam;

3 – первый анод в виде сетки с выводом для подключения к источнику питания;3 - the first anode in the form of a grid with a terminal for connection to a power source;

4 – второй анод в виде сетки с выводом для подключения к источнику питания;4 - the second anode in the form of a grid with a terminal for connection to a power source;

5 – труба дрейфа длиной L, диаметром 2а;5 - drift pipe of length L, diameter 2A;

6 – отрезок электродинамической системы;6 - a segment of the electrodynamic system;

7 – широкополосный вывод энергии;7 - broadband energy output;

8 – электронный поток, диаметр электронного потока перед первым сеточным анодом 2b;8 - electron stream, the diameter of the electron stream in front of the first grid anode 2b;

9 – вид распределения потенциалов первого (U1) и второго (U2) анодов;9 is a view of the potential distribution of the first (U 1 ) and second (U 2 ) anodes;

10, 11 – полученные в результате численного моделирования зависимости величин ток I/I1 на стенках трубы дрейфа;10, 11 - obtained as a result of numerical simulation of the dependence of the current I / I 1 values on the walls of the drift pipe;

12, 13 – полученные в результате численного моделирования зависимости максимального значения плотности тока j/j0 электронного потока в трубе дрейфа.12, 13 - obtained as a result of numerical simulation of the dependence of the maximum current density j / j 0 of the electron flux in the drift tube.

СВЧ-генератор на многоскоростных электронных потоках состоит из последовательно расположенных катода 1, модулирующей сетки 2, первого анода в виде сетки с выводом для подключения к источнику питания 3 и второго анода в виде сетки c выводом для подключения к источнику питания 4. Второй анод c выводом для подключения к источнику питания 4 электрически соединен с трубой дрейфа 5 и находится с ней под одним потенциалом. Диаметр трубы дрейфа 5 равен ее длине L. За вторым анодом 4 у стенок трубы дрейфа 5 расположен отрезок электродинамической системы 6, выполненный в виде спирали с широкополосным выводом энергии 7.The microwave generator for multi-speed electron flows consists of a cathode 1 in series, a modulating grid 2, a first anode in the form of a grid with a terminal for connection to a power source 3 and a second anode in a grid with a terminal for connection to a power source 4. The second anode with a terminal for connecting to a power source 4 is electrically connected to the drift pipe 5 and is with it at the same potential. The diameter of the drift pipe 5 is equal to its length L. Behind the second anode 4, at the walls of the drift pipe 5, there is a segment of the electrodynamic system 6, made in the form of a spiral with a broadband energy output 7.

СВЧ-генератор работает следующим образом.The microwave generator operates as follows.

Электронные потоки 8 сферической формы эмитируются с катода 1. Для формирования многоскоростных электронных потоков осуществляют модуляцию по скорости за счет модулирующей сетки 2, которую подключают к источнику питания постоянного тока для подачи потенциала выше «естественного». После прохождения сетки 2 электронный поток 8 характеризуется существенным разбросом электронов по скоростям (до 40-50%). Данный электронный поток проходит через первый анод в виде сетки 3, подключенный к источнику постоянного тока и находится под ускоряющим напряжением (прозрачность сетки не менее 90%). Далее электронный поток 8 проходит через второй анод в виде сетки 4, подключенный к источнику постоянного тока (прозрачность сетки не менее 90%), на который подается потенциал меньше ускоряющего, за счет чего часть электронного потока замедляется. После этого электронный поток попадает в трубу дрейфа 5, которая находится под тормозящим потенциалом второго анода в виде сетки. За счет подачи тормозящего потенциала на трубу дрейфа 5 электроны, распространяясь в трубе дрейфа, существенно замедляются, разворачиваются и распространяются в обратном направлении. Стоит отметить, что описываемый разноскоростной электронный поток легче затормозить и, более того, развернуть значительную часть электронного потока обратно к катоду 1. В этот момент в пространстве дрейфа исследуемого генератора осуществляется формирование области, в которой существуют встречные электронные потоки, образованные потоками электронов, распространяющихся от катода, и потоками электронов, достигших противоположной относительно катода стенки трубы дрейфа и удаляющихся от нее после своего разворота в сторону катода. Описываемый процесс происходит многократно, что ведет к "замыканию" электронного потока на себя и образованию внутренней электронной обратной связи, следствием чего является возникновение незатухающих колебаний в системе. Полезный сигнал в исследуемой схеме генератора снимают с помощью отрезка электродинамической системы 6, выполненный в виде спирали и выводят через широкополосный вывод энергии 7. Так как стенки трубы дрейфа 5 находятся под тормозящим потенциалом, то это препятствует осаждению отраженных электронов на стенки трубы дрейфа. Следовательно, отраженные электроны дольше участвуют в формировании сгустков пространственного заряда, тем самым существенно увеличивают плотность тока в указанных сгустках пространственного заряда. Рост плотности тока в сгустках пространственного заряда положительным образом сказывается как на ширине полосы генерируемых СВЧ колебаний, так и на их мощности.Spherical-shaped electron streams 8 are emitted from the cathode 1. For the formation of multi-speed electron streams, speed modulation is performed by a modulating grid 2, which is connected to a DC power source to supply a potential higher than “natural”. After passing through the grid 2, the electron beam 8 is characterized by a significant spread of electrons in speed (up to 40-50%). This electron stream passes through the first anode in the form of a grid 3, connected to a constant current source and is under accelerating voltage (grid transparency not less than 90%). Next, the electron stream 8 passes through the second anode in the form of a grid 4, connected to a constant current source (grid transparency of at least 90%), which receives a potential less than the accelerating one, due to which part of the electron stream slows down. After that, the electron stream enters the drift tube 5, which is under the braking potential of the second anode in the form of a grid. Due to the supply of the inhibitory potential to the drift tube 5, the electrons propagating in the drift tube slow down significantly, turn around and propagate in the opposite direction. It is worth noting that the described different-velocity electron beam is easier to slow down and, moreover, deploy a significant part of the electron beam back to cathode 1. At this point, a region is formed in the drift space of the generator under study, in which there are counter-current electron streams formed by electron streams propagating from the cathode, and electron fluxes reaching the wall of the drift pipe opposite to the cathode and moving away from it after their turn towards the cathode. The described process occurs many times, which leads to the "closure" of the electron flow to itself and the formation of internal electronic feedback, which results in the appearance of undamped oscillations in the system. The useful signal in the generator circuit under study is removed using a segment of the electrodynamic system 6, made in the form of a spiral and output through the broadband output of energy 7. Since the walls of the drift pipe 5 are under the braking potential, this prevents the reflected electrons from deposited on the walls of the drift pipe. Consequently, the reflected electrons participate longer in the formation of clusters of space charge, thereby significantly increasing the current density in these clusters of space charge. An increase in the current density in clusters of space charge positively affects both the bandwidth of the generated microwave oscillations and their power.

В результате численного моделирования (фиг. 3) получены зависимости 9 – вид распределения потенциалов первого (U1) и второго (U2) анодов; и 10 – величины тока I/I1 на стенках трубы дрейфа от соотношения радиуса трубы a дрейфа и радиуса электронного потока b на входе в трубу дрейфа при U2/U1=1; ток I1 соответствует току на стенках трубы дрейфа при b/a=0,5 и U2/U1=1.As a result of numerical simulation (Fig. 3), dependences 9 are obtained — the type of potential distribution of the first (U 1 ) and second (U 2 ) anodes; and 10 - current values I / I 1 on the walls of the drift pipe from the ratio of the radius of the pipe a of the drift and the radius of the electron beam b at the entrance to the pipe of the drift at U 2 / U 1 = 1; the current I 1 corresponds to the current on the walls of the drift pipe at b / a = 0.5 and U 2 / U 1 = 1.

В результате численного моделирования получена зависимость 11 величины тока I/I1 на стенках трубы дрейфа от соотношения радиуса трубы a дрейфа и радиуса электронного потока b на входе в трубу дрейфа при U2/U1=0,7; ток I1 соответствует току на стенках трубы дрейфа при b/a=0,5 и U2/U1=1.As a result of numerical simulation, a dependence of 11 current magnitudes I / I 1 on the walls of the drift pipe on the ratio of the radius of the pipe a of the drift and the radius of the electron beam b at the entrance to the drift pipe at U 2 / U 1 = 0.7 was obtained; the current I 1 corresponds to the current on the walls of the drift pipe at b / a = 0.5 and U 2 / U 1 = 1.

В результате численного моделирования (фиг. 4) получена зависимость 12 максимального значения плотности тока j/j0 электронного потока в трубе дрейфа от соотношения ускоряющего потенциала и потенциала на стенках трубы дрейфа, полученная при b/a=0,5; где j0 – величина плотности тока электронного потока на входе в трубу дрейфа.As a result of numerical simulation (Fig. 4), the dependence 12 of the maximum current density j / j 0 of the electron flux in the drift tube on the ratio of the accelerating potential and the potential on the walls of the drift tube obtained at b / a = 0.5 was obtained; where j 0 is the current density of the electron beam at the entrance to the drift tube.

В результате численного моделирования установили зависимость 13 максимального значения плотности тока j/j0 электронного потока в трубе дрейфа от соотношения ускоряющего потенциала и потенциала на стенках трубы дрейфа, полученную при b/a=0,01; где j0 – величина плотности тока электронного потока на входе в трубу дрейфа.As a result of numerical simulation, a dependence of 13 of the maximum value of the current density j / j 0 of the electron flux in the drift tube on the ratio of the accelerating potential and the potential on the walls of the drift tube obtained at b / a = 0.01 was established; where j 0 is the current density of the electron beam at the entrance to the drift tube.

Предложенная схема СВЧ-генератора позволяет существенно снизить ток на стенках трубы дрейфа, образованный отраженными электронами. Минимальное оседание электронов на стенках, а, следовательно, и меньшее значение тока в них, достигается при отношении радиуса электронного потока b к радиусу трубы дрейфа a, не превышающем 0,01 (указанная зависимость обозначена позицией 11 на фиг. 3) при диапазоне тормозящего потенциала на втором аноде U2 (и соединенной с ним трубой дрейфа), равном 0,5*U1÷0,7*U1, где U1 – тормозящий потенциал на первом аноде. Кроме того, численное моделирование также показало рост максимальной величины плотности тока электронного потока в трубе дрейфа при указанных выше параметрах (указанная зависимость обозначена позицией 13 на фиг. 4).The proposed circuit of the microwave generator can significantly reduce the current on the walls of the drift pipe formed by reflected electrons. The minimum electron deposition on the walls, and, consequently, a smaller current value in them, is achieved when the ratio of the electron beam radius b to the radius of the drift tube a does not exceed 0.01 (this dependence is indicated by 11 in Fig. 3) with a range of braking potential on the second anode U 2 (and the drift pipe connected to it), equal to 0.5 * U 1 ÷ 0.7 * U 1 , where U 1 is the braking potential at the first anode. In addition, numerical simulation also showed an increase in the maximum current density of the electron beam in the drift tube at the above parameters (this dependence is indicated by 13 in Fig. 4).

Итак, особенность заявляемого СВЧ-генератора состоит в том, что удается существенно снизить осаждение отраженных электронов на стенки трубы дрейфа за счет малого коэффициента заполнения электронным потоком трубы дрейфа, а также за счет подачи тормозящего потенциала на стенки трубы дрейфа. Другими словами, в такой системе плотность тока в электронных сгустках существенно повышается за счет отсутствия осаждения отраженных электронов на стенки трубы дрейфа.So, a feature of the inventive microwave generator is that it is possible to significantly reduce the deposition of reflected electrons on the walls of the drift pipe due to the low fill factor of the electron flow of the drift pipe, as well as by applying a braking potential to the walls of the drift pipe. In other words, in such a system, the current density in electron bunches increases significantly due to the absence of deposition of reflected electrons on the walls of the drift tube.

Таким образом, предложенная полезная модель позволяет повысить КПД генератора на многоскоростных электронных потоках за счет препятствия осаждению отраженных электронов на стенки трубы дрейфа. При этом заявленная модель отличается малыми геометрическими размерами и массой за счет того, что отсутствует внешняя фокусирующая магнитная система.Thus, the proposed utility model makes it possible to increase the efficiency of a generator at multispeed electron flows due to an obstacle to the deposition of reflected electrons on the walls of the drift tube. Moreover, the claimed model is characterized by small geometric dimensions and mass due to the fact that there is no external focusing magnetic system.

Claims (3)

1. СВЧ-генератор на многоскоростных электронных потоках, содержащий последовательно расположенные катод, модулирующую сетку, первый и второй анод в виде сеток с выводами для подключения к источнику питания и отрезок электродинамической системы, выполненный в виде спирали с выводом энергии, отличающийся тем, что содержит трубу дрейфа, соединенную электрически со вторым анодом, с возможностью обеспечения величины тормозящего потенциала, равного величине тормозящего потенциала на втором аноде U2, величина которого лежит в диапазоне 0,5*U1÷0,7*U1, где U1 - потенциал первого анода в виде сетки.1. The microwave generator for multi-speed electron flows, containing a sequentially located cathode, a modulating grid, the first and second anode in the form of grids with leads for connection to a power source and a segment of the electrodynamic system, made in the form of a spiral with energy output, characterized in that it contains a drift pipe connected electrically to the second anode, with the possibility of providing a braking potential equal to the braking potential at the second anode U 2 , the value of which lies in the range 0.5 * U 1 ÷ 0.7 * U 1 , where U 1 is the potential of the first anode in the form of a grid. 2. СВЧ-генератор по п.1, отличающийся тем, что диаметр трубы дрейфа равен ее длине.2. The microwave generator according to claim 1, characterized in that the diameter of the drift pipe is equal to its length. 3. СВЧ-генератор по п.1, отличающийся тем, что радиус трубы дрейфа выбран из условия обеспечения отношения радиуса электронного потока с катода на входе в трубу дрейфа к радиусу трубы дрейфа не более 0,01.3. The microwave generator according to claim 1, characterized in that the radius of the drift pipe is selected from the condition of ensuring the ratio of the radius of the electron stream from the cathode at the entrance to the drift pipe to the radius of the drift pipe is not more than 0.01.
RU2017142119U 2017-12-04 2017-12-04 SHF-GENERATOR ON MULTI-SPEED ELECTRON FLOWS RU178718U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142119U RU178718U1 (en) 2017-12-04 2017-12-04 SHF-GENERATOR ON MULTI-SPEED ELECTRON FLOWS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142119U RU178718U1 (en) 2017-12-04 2017-12-04 SHF-GENERATOR ON MULTI-SPEED ELECTRON FLOWS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU178718U1 true RU178718U1 (en) 2018-04-18

Family

ID=61974855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017142119U RU178718U1 (en) 2017-12-04 2017-12-04 SHF-GENERATOR ON MULTI-SPEED ELECTRON FLOWS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU178718U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110459449A (en) * 2019-08-21 2019-11-15 电子科技大学 A kind of friction speed bielectron note electron gun

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006037918A2 (en) * 2004-10-05 2006-04-13 Commissariat A L'energie Atomique Microwave generating device with oscillating virtual cathode
RU2288519C1 (en) * 2005-04-05 2006-11-27 ГОУ ВПО "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" Noise-like broadband microwave signal generator built around virtual cathode
RU2395132C1 (en) * 2008-11-10 2010-07-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Microwave oscillator on basis of virtual cathode with radial beam

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006037918A2 (en) * 2004-10-05 2006-04-13 Commissariat A L'energie Atomique Microwave generating device with oscillating virtual cathode
RU2288519C1 (en) * 2005-04-05 2006-11-27 ГОУ ВПО "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" Noise-like broadband microwave signal generator built around virtual cathode
RU2395132C1 (en) * 2008-11-10 2010-07-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Microwave oscillator on basis of virtual cathode with radial beam

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110459449A (en) * 2019-08-21 2019-11-15 电子科技大学 A kind of friction speed bielectron note electron gun

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3886399A (en) Electron beam electrical power transmission system
US2858472A (en) Slow-wave circuit for a traveling wave tube
RU178718U1 (en) SHF-GENERATOR ON MULTI-SPEED ELECTRON FLOWS
Warnecke et al. The magnetron-type traveling-wave amplifier tube
CN108831815B (en) Periodic dielectric medium filled coaxial high-power microwave device
CN108807112B (en) Coaxial double-dielectric interdigital arrangement high-power microwave device
RU2288519C1 (en) Noise-like broadband microwave signal generator built around virtual cathode
US2794146A (en) Ultra-high frequency amplifying tube
US2789246A (en) High frequency apparatus
Palluel et al. The O-type carcinotron tube
Warnecke et al. Some recent work in France on new types of valves for the highest radio frequencies
GB715389A (en) Improvements in electron discharge devices
Choi et al. Characteristics of diode perveance and vircator output under various anode-cathode gap distances
GB729930A (en) Improvements in or relating to electron discharge devices
US2956204A (en) Ultra-high frequency tubes
US3027487A (en) Electron discharge devices of the traveling wave type
US2882439A (en) Travelling wave tube device
US2925520A (en) Traveling wave tube
US2792518A (en) Low noise velocity modulation tube
Mills A Million-volt Resonant-cavity X-ray Tube
US5113154A (en) Microwave generator device with virtual cathode
RU2444082C2 (en) Generator of microwave signals on virtual cathode
RU2704523C1 (en) Device for creation of adjustable thrust force in electric ion engine
US3359452A (en) Resonator for supporting non-sinus-oidal preiodic waveforms
US2680811A (en) Electric discharge device for highfrequency oscillations

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20181205