RU2297687C1 - Pin-type sectionalized slow-wave structure of traveling-wave tube - Google Patents
Pin-type sectionalized slow-wave structure of traveling-wave tube Download PDFInfo
- Publication number
- RU2297687C1 RU2297687C1 RU2005126777/09A RU2005126777A RU2297687C1 RU 2297687 C1 RU2297687 C1 RU 2297687C1 RU 2005126777/09 A RU2005126777/09 A RU 2005126777/09A RU 2005126777 A RU2005126777 A RU 2005126777A RU 2297687 C1 RU2297687 C1 RU 2297687C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- absorber
- span
- pin
- tube
- pins
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Microwave Tubes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электронной техники, а именно к конструкции электровакуумных приборов О-типа, и может быть использовано для разработки мощных ЛБВ непрерывного и импульсного действия.The invention relates to the field of electronic technology, namely to the design of O-type electrovacuum devices, and can be used to develop powerful TWT of continuous and pulsed action.
При разработке ЛБВ часто применяется секционирование замедляющей системы (ЗС). Это делается для обеспечения устойчивой работы прибора при больших коэффициентах усиления, уменьшения перепада усиления в рабочем диапазоне частот, повышения КПД ЛБВ [1]. При этом ЗС ЛБВ формируется из двух или нескольких отдельных секций, а в местах их сопряжения размещается разрыв по СВЧ-полю с элементами поглощения СВЧ-энергии. Конструкция должна обеспечивать низкий уровень коэффициента отражения СВЧ-энергии и высокий уровень ее ослабления в местах разрыва ЗС по СВЧ-полю, эффективное рассеивание поглощенной энергии, а также возможность максимального прохождения электронного пучка через ЗС для ее максимальной тепловой разгрузки и предотвращения потерь КПД. Также важным и практически постоянным условием при проектировании прибора является соблюдение низких габаритов и массы.When developing TWTs, sectioning of the retardation system (ZS) is often used. This is done to ensure stable operation of the device at high amplification factors, to reduce the gain difference in the operating frequency range, and to increase the TWT efficiency [1]. In this case, the TWT GL is formed from two or several separate sections, and in the places of their conjugation a gap is placed along the microwave field with elements of absorption of microwave energy. The design should provide a low level of reflection coefficient of microwave energy and a high level of its attenuation at the points of the gap of the CS along the microwave field, effective dispersion of the absorbed energy, as well as the possibility of the maximum passage of the electron beam through the CS to maximize thermal unloading and prevent loss of efficiency. An important and almost constant condition for the design of the device is the observance of low dimensions and weight.
Вышеизложенные задачи в большей мере решены для ЗС типа цепочки связанных резонаторов (ЦСР). Большинство мощных секционированных ЛБВ разрабатывались с использованием ЗС типа ЦСР, поскольку данная система была изучена ранее на возможность ее применения в широкополосных СВЧ-усилителях.The above problems are largely solved for ZS type chain coupled resonators (DSS). Most powerful partitioned TWTs were developed using CSR type CSRs, since this system was previously studied for the possibility of its use in broadband microwave amplifiers.
Предложена [2] конструкция секционированной ЗС типа ЦСР, в которой для поглощения СВЧ-энергии в местах разрыва ЗС использован малогабаритный поглотитель. Конструкция в местах разрыва обеспечивает достаточное ослабление (до 15-18 дБ). Рассеяние поглощенной СВЧ-энергии в виде тепла происходит через боковую поверхность поглотителя. Недостатком это конструкции является ограниченность теплоотвода: тепло отводится от периферийных областей поглотителя, поэтому при определенных уровнях средних мощностей (уровень максимальной средней СВЧ-мощности зависит от диапазона) возможен перегрев средней части поглотителя из-за невысокой теплопроводности его материала.A construction of a partitioned CS of the CSR type was proposed [2], in which a small-sized absorber was used in order to absorb microwave energy at the sites of the CS gap. The design at the points of discontinuity provides sufficient attenuation (up to 15-18 dB). The scattering of absorbed microwave energy in the form of heat occurs through the side surface of the absorber. The disadvantage of this design is the limited heat sink: heat is removed from the peripheral areas of the absorber, therefore, at certain average power levels (the maximum average microwave power level depends on the range), the middle part of the absorber may overheat due to the low thermal conductivity of its material.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению (прототипом) является конструкция [3] замедляющей системы типа "встречные штыри". Эта замедляющая система состоит из последовательности штырей, размещенных на определенном расстоянии друг от друга в полости корпуса под углом 180 градусов, перпендикулярно оси корпуса. На каждом штыре концентрично корпусу установлена пролетная трубка в виде полого цилиндра. Такая конструкция обладает не только сравнимой с ЦСР теплоустойчивостью, но и меньшими (почти в 2 раза) поперечными габаритами. В литературных источниках не были обнаружены конструкции секционированных штыревых замедляющих систем.Closest to the proposed technical solution (prototype) is the design [3] of the retarding pin type retardation system. This retarding system consists of a series of pins placed at a certain distance from each other in the body cavity at an angle of 180 degrees, perpendicular to the axis of the body. A span tube in the form of a hollow cylinder is mounted on each pin concentrically to the body. Such a design possesses not only heat resistance comparable to the DSS, but also smaller (almost 2 times) transverse dimensions. In literature, no sectionalized pin retarder systems were found.
Целью изобретения является создание конструкции секционированной ЗС штыревого типа для мощной ЛБВ, имеющей низкие габариты и массу. Конструкция ЗС не должна вносить в магнитную систему нарушения однородности магнитного поля на ее оси, при этом должны обеспечиваться достаточно высокое ослабление СВЧ-энергии между секциями и условия для рассеяния этой энергии.The aim of the invention is the creation of the design of a partitioned ES of the pin type for a powerful TWT having low dimensions and weight. The design of the ZS should not introduce into the magnetic system a violation of the uniformity of the magnetic field on its axis, while a sufficiently high attenuation of the microwave energy between the sections and conditions for the dissipation of this energy should be ensured.
Предложена секционированная замедляющая система штыревого типа лампы бегущей волны, состоящая из секций, каждая из которых представляет собой последовательность штырей, размещенных на определенном расстоянии друг от друга в полости корпуса перпендикулярно его оси, на каждом штыре концентрично оси замедляющей системы установлена пролетная трубка в виде полого цилиндра, при этом штыри размещены под углом от 0<α≤180° друг к другу, на смежных концах секций установлены металлические разделительные стенки, имеющие форму диска с концентричным корпусу пролетным отверстием для электронного пучка, в котором концентрично корпусу установлена дополнительная пролетная трубка, в конструкцию введены поглотители СВЧ-энергии, имеющие форму полого цилиндра, которые присоединены торцами к противоположным сторонам разделительной стенки концентрично пролетному отверстию посредством теплопроводящего слоя, при этом размеры разделительной стенки должны удовлетворять следующим соотношениям:A sectioned retarding system of a pin type traveling wave lamp is proposed, consisting of sections, each of which is a sequence of pins placed at a certain distance from each other in the body cavity perpendicular to its axis, a span tube in the form of a hollow cylinder is installed on each pin concentric to the axis of the retarding system while the pins are placed at an angle from 0 <α≤180 ° to each other, metal dividing walls are installed at the adjacent ends of the sections, having the form of a disk with concentric To the casing, a passage hole for the electron beam, in which an additional passage tube is mounted concentrically to the casing, microwave energy absorbers having the shape of a hollow cylinder are inserted into the design, which are connected by ends to opposite sides of the separation wall to the concentric passage hole by means of a heat-conducting layer, while the dimensions of the separation wall must satisfy the following relationships:
Dк≤Dp≤1.2Dк,D to ≤D p ≤1.2D to ,
где Dp - диаметр разделительной стенки [м],where D p is the diameter of the dividing wall [m],
Dк - внутренний диаметр корпуса замедляющей системы [м];D to - the inner diameter of the housing of the retarding system [m];
3×10-4[м]≤hp≤7×10-4 [м],3 × 10 -4 [m] ≤h p ≤7 × 10 -4 [m],
где hp - толщина разделительной стенки [м];where h p is the thickness of the separation wall [m];
размеры дополнительной пролетной трубки должны удовлетворять следующим соотношениям:the dimensions of the additional span tube must satisfy the following relationships:
dзс≤dт≤dзс+0.01×λ0,d ss ≤d t ≤d ss + 0.01 × λ 0 ,
где dт - внутренний диаметр дополнительной пролетной трубки поглотителя [м],where d t is the inner diameter of the additional span tube of the absorber [m],
dзс - внутренний диаметр пролетной трубки, установленной на штырях замедляющей системы [м],d zs - the inner diameter of the span tube mounted on the pins of the retarding system [m],
λ0 - средняя длина волны рабочего диапазона ЛБВ [м];λ 0 - average wavelength of the working range of TWT [m];
dт+0.8×10-3[м]≤Dт≤dт+2×10-3 [м],d t + 0.8 × 10 -3 [m] ≤D t ≤d t + 2 × 10 -3 [m],
где Dт - внешний диаметр пролетной трубки [м],where D t is the outer diameter of the span tube [m],
hп≤hт≤0.75t3,h p ≤h t ≤0.75t 3 ,
где hп - высота поглотителя [м],where h p - the height of the absorber [m],
hт - высота дополнительной пролетной трубки [м],h t - the height of the additional span tube [m],
t3 - зазор между торцами пролетных трубок в замедляющей системе [м];t 3 - the gap between the ends of the span tubes in the retarding system [m];
размеры поглотителя должны удовлетворять следующим соотношениям:the dimensions of the absorber must satisfy the following relationships:
dп=Dт(1+Т×α1)/(1+Т×α2),d p = D t (1 + T × α 1 ) / (1 + T × α 2 ),
где dп - внутренний диаметр поглотителя [м],where d p - the inner diameter of the absorber [m],
Т - температура плавления теплопроводящего слоя [град],T is the melting temperature of the heat-conducting layer [deg],
α1 - коэффициент линейного расширения материала пролетной трубки [град-1],α 1 - the coefficient of linear expansion of the material of the span tube [deg -1 ],
α2 - коэффициент линейного расширения материала поглотителя [град-1];α 2 - coefficient of linear expansion of the material of the absorber [deg -1 ];
0.8Dк≤Dп≤Dк,0.8D to ≤D n ≤D to ,
где Dп - внешний диаметр поглотителя [м],where D p - the outer diameter of the absorber [m],
Dк - внутренний диаметр корпуса замедляющей системы [м];D to - the inner diameter of the housing of the retarding system [m];
0.25λз≤hп≤λз,0.25λ s ≤h p ≤λ s ,
где hп - высота поглотителя [м],where h p - the height of the absorber [m],
λз - длина замедленной волны низкочастотной границы полосы прозрачности ЗС [м].λ s - the length of the slow wave of the low-frequency border of the transparency band of the ES [m].
Для увеличения эффекта согласования поглотителя с секциями замедляющей системы (достижения малого уровня коэффициента отражения СВЧ-энергии в месте соединения ЗС и поглотителя) вблизи низкочастотной границы рабочего диапазона предложено выполнить следующие условия:In order to increase the effect of matching the absorber with the sections of the slowing system (to achieve a small level of microwave energy reflection coefficient at the junction of the ES and the absorber), it is proposed to fulfill the following conditions near the low-frequency boundary of the operating range:
расстояние от поглотителя до штыря, расположенного первым от поглотителя, должно удовлетворять следующему соотношению:the distance from the absorber to the pin located first from the absorber must satisfy the following relationship:
t3≤t1≤t2,t 3 ≤t 1 ≤t 2 ,
где t3 - расстояние между торцами пролетных трубок, установленных на соседних штырях секции замедляющей системы [м],where t 3 is the distance between the ends of the span tubes mounted on adjacent pins of the section of the retarding system [m],
t1 - расстояние от поглотителя до штыря, расположенного первым от поглотителя [м],t 1 is the distance from the absorber to the pin located first from the absorber [m],
t2 - расстояние между штырями в замедляющей системе [м].t 2 is the distance between the pins in the retarding system [m].
Дополнительное улучшение согласования поглотителя и замедляющей системы вблизи низкочастотной границы рабочего диапазона можно получить, выполняя следующие условия:An additional improvement in the matching of the absorber and the retarding system near the low-frequency boundary of the operating range can be obtained by fulfilling the following conditions:
расстояние t4 [м] между торцом пролетной трубки, установленной на штыре, расположенном первым от поглотителя, и торцом пролетной трубки, установленной на штыре, расположенном вторым от поглотителя, находится в пределахthe distance t 4 [m] between the end of the span tube installed on the pin located first from the absorber and the end of the span tube installed on the pin located second from the absorber is within
0.75t3≤t4≤1.25t3,0.75t 3 ≤t 4 ≤1.25t 3 ,
где t3 - расстояние между торцами пролетных трубок, установленных на соседних штырях секции замедляющей системы [м].where t 3 is the distance between the ends of the span tubes mounted on adjacent pins of the section of the retarding system [m].
Ширина штыря l2, расположенного первым от поглотителя, находится в пределах l1≤l2≤1.25l1,The width of the pin l 2 located first from the absorber is in the range l 1 ≤l 2 ≤1.25l 1 ,
где l1 - ширина штырей в замедляющей системе.where l 1 is the width of the pins in the retarding system.
Предложенная конструкция секционированной ЗС штыревого типа обеспечивает низкий коэффициент отражения СВЧ-энергии на входе ее в поглотитель и достаточно высокий уровень ослабления СВЧ-энергии в местах разрыва по СВЧ-полю, что в совокупности важно для устойчивости ЛБВ к возбужениям и для повышения ее коэффициента усиления. В предложенной конструкции обеспечивается также эффективное рассеивание поглощенной СВЧ-энергии для мощных ЛБВ (мощностью до 2.5 кВт) и их низкие габариты и масса.The proposed design of a sectional type ZS of the pin type provides a low reflection coefficient of microwave energy at its input to the absorber and a sufficiently high level of attenuation of microwave energy at the points of discontinuity along the microwave field, which is collectively important for TWT resistance to excitations and to increase its gain. The proposed design also provides effective dissipation of the absorbed microwave energy for powerful TWTs (with power up to 2.5 kW) and their low dimensions and weight.
Предложенная конструкция хорошо совместима с магнитной периодической фокусирующей системой (не требуется нарушения конструкции полюсных наконечников и магнитов), при этом достигается лучшее прохождение электронного пучка через ЗС, что важно для ее тепловой разгрузки, а также для улучшения выходных параметров ЛБВ и повышения их стабильности.The proposed design is well compatible with a magnetic periodic focusing system (no violation of the design of pole tips and magnets is required), while the best passage of the electron beam through the CS is achieved, which is important for its thermal unloading, as well as to improve the output parameters of the TWT and increase their stability.
Предложенная конструкция решает не только вышеуказанные задачи, но и обеспечивает сбалансированность сборочного узла ЗС прибора по механическим напряжениям, возникающим как во время многократных нагревов при пайках, так и во время его работы.The proposed design solves not only the above problems, but also ensures the balance of the assembly of the ZS device on mechanical stresses that arise both during repeated heating during soldering and during its operation.
Этот эффект достигается симметричностью конструкции при присоединении поглотителей к противоположным сторонам металлической разделительной стенки посредством теплопроводящего слоя, когда обеспечивается компенсация разницы тепловых коэффициентов термического расширения материалов разделительной стенки и поглотителя. При этом в ЛБВ не возникает разрушающих механических напряжений.This effect is achieved by the symmetry of the structure when attaching the absorbers to opposite sides of the metal separation wall by means of a heat-conducting layer, when the difference in thermal coefficients of thermal expansion of the materials of the separation wall and the absorber is compensated. In this case, destructive mechanical stresses do not arise in the TWT.
В предложенную конструкцию введена дополнительная пролетная трубка в пролетное отверстие, выполненное в разделительной стенке. Эта пролетная трубка выполняет роль настроечного элемента при согласовании поглотителя с замедляющей системой, с ее помощью обеспечивается необходимый уровень КСВН в рабочем диапазоне ЛБВ. Для получения необходимого согласования дополнительная пролетная трубка должна иметь определенные размеры.An additional span tube is introduced into the proposed design in the span hole made in the dividing wall. This span tube plays the role of a tuning element when matching the absorber with a retardation system, with its help the necessary level of VSWR in the working range of TWT is provided. To obtain the necessary coordination, the additional span tube must have certain dimensions.
Нижний предел внутреннего диаметра дополнительной пролетной трубки должен быть не менее внутреннего диаметра пролетной трубки, установленной на штырях замедляющей системы, это наиболее оптимальный вариант для согласования поглотителя с секцией ЗС. Верхний предел внутреннего диаметра дополнительной пролетной трубки выбран из условия хорошего согласования поглотителя с секцией ЗС при одновременном предотвращении токооседания на пролетную трубку для избежания перегрева поглотителя.The lower limit of the inner diameter of the additional span tube should be not less than the inner diameter of the span tube mounted on the pins of the retardation system, this is the most optimal option for matching the absorber with the ES section. The upper limit of the inner diameter of the additional span tube is selected from the condition that the absorber is in good agreement with the ES section while preventing current subsidence on the span tube to avoid overheating of the absorber.
Внешний диаметр дополнительной пролетной трубки связан с ее внутренним диаметром соотношениями, при которых обеспечивается наилучшее согласование поглотителя с секцией ЗС.The outer diameter of the additional span tube is related to its inner diameter by the ratios at which the best matching of the absorber with the ZS section is ensured.
Высота дополнительной пролетной трубки - величина, изменение которой необходимо для получения хорошего КСВН, при выходе за ее пределы ее изменения происходит превышение уровня КСВН над допустимым для данной конструкции.The height of the additional span tube is a value the change of which is necessary to obtain a good VSWR; when it goes beyond its limits, the VSWR level exceeds the permissible level for this design.
Внутренний диаметр поглотителя связан с внешним диаметром пролетной трубки соотношением, в котором учитывается разность коэффициента линейного расширения материала трубки и материала поглотителя при нагревании до рабочих температур и температуры пайки. При соблюдении этого соотношения выполняются условия, исключающие разрушение поглотителя.The inner diameter of the absorber is related to the outer diameter of the span tube by a ratio that takes into account the difference in the coefficient of linear expansion of the tube material and the material of the absorber when heated to operating and soldering temperatures. Subject to this ratio, conditions are fulfilled that exclude the destruction of the absorber.
Высота поглотителя в несколько раз меньше, чем диаметр торца поглотителя, по которому происходит теплоотвод. Это обеспечивает эффективный и равномерный отбор тепла из объема поглотителя.The height of the absorber is several times smaller than the diameter of the end of the absorber, along which the heat sink occurs. This ensures efficient and uniform heat removal from the absorber volume.
В предложенной конструкции диаметр поглотителя близок по размеру к внутреннему диаметру корпуса ЗС. В продольном направлении два поглотителя, закрепленные на разделительной стенке, могут занимать от половины периода до двух периодов ЗС, что свидетельствует о компактности ЛБВ и в продольном направлении.In the proposed design, the diameter of the absorber is close in size to the inner diameter of the housing of the AP. In the longitudinal direction, two absorbers mounted on the dividing wall can occupy from half the period to two periods of ZS, which indicates the compactness of the TWT in the longitudinal direction.
С точки зрения физической модели поглотитель с окружающим его корпусом ЗС и стенкой на его торце можно считать цилиндрическим резонатором, заполненным диэлектриком (материалом поглотителя), если ЗС не нагружена электронным пучком. В том случае, если ЗС нагружена электронным пучком, то поглотитель можно считать коаксиальным резонатором с диэлектриком.From the point of view of the physical model, the absorber with the surrounding ZS case and a wall at its end can be considered a cylindrical resonator filled with a dielectric (absorber material) if the ZS is not loaded with an electron beam. In the event that the GL is loaded with an electron beam, the absorber can be considered a coaxial resonator with a dielectric.
При указанных выше размерах резонатора (внутренний диаметр корпуса, диаметр разделительной стенки; высота, внешний и внутренний диаметры поглотителя) спектр его собственных колебаний попадает в основную полосу прозрачности ЗС ЛБВ.With the above dimensions of the resonator (the inner diameter of the casing, the diameter of the dividing wall; the height, the outer and inner diameters of the absorber), the spectrum of its own vibrations falls into the main transparency band of the TWT TW.
Таким образом, смежные концы секционированной ЗС оказываются нагруженными на низкодобротный резонатор с СВЧ-потерями Rп, в котором могут возбуждаться и затухать частоты рабочей полосы ЛБВ и примыкающие к ней частоты в пределах полосы прозрачности ЗС. СВЧ-энергия, поступающая в этот резонатор из секции ЗС, будет попадать в него без отражений в случае равенства волновых сопротивлений в любом сечении переходной области "секция ЗС - поглотитель" (в пространстве между штырем ЗС, расположенным первым от поглотителя, и торцом поглотителя). Уровень ослабления при этом будет максимальным, поскольку он будет зависеть только от поглощающей способности материала поглотителя и его объема.Thus, the adjacent ends of the partitioned ZS turn out to be loaded on a low-Q cavity with microwave losses R p , in which the frequencies of the TWT working band and adjacent frequencies within the transparency band of the ZS can be excited and damped. The microwave energy supplied to this resonator from the GC section will enter it without reflections if the wave impedances are equal in any section of the transition region "GC section - absorber" (in the space between the GC pin located first from the absorber and the end of the absorber) . In this case, the attenuation level will be maximum, since it will depend only on the absorption capacity of the absorber material and its volume.
В реальной конструкции при подсоединении вышеописанного резонатора к секции ЗС возникает отражение СВЧ-энергии от места подсоединения, так как существует разница волновых сопротивлений в плоскости сочленения ЗС и резонатора. Минимальной эта разница будет при расстоянии t между торцом поглотителя и штырем ЗС, стоящим первым от поглотителя, равным расстоянию между соседними штырями внутри секции ЗС.In a real design, when the above-described resonator is connected to the CS section, microwave energy is reflected from the connection point, since there is a difference in wave impedances in the plane of coupling of the CS and the resonator. This difference will be minimal when the distance t between the end face of the absorber and the ЗС pin, which is the first from the absorber, is equal to the distance between adjacent pins inside the ЗС section.
Диаметр разделительной стенки Dp, находящийся в пределах Dк≤Dp≤1.2Dк, к противоположным сторонам которой припаиваются поглотители, обусловлен частотным рабочим диапазоном прибора и диаметром корпуса ЗС. Превышение диаметра стенки в 1.2 раза над диаметром корпуса может быть необходимо для размещения поглотителя и для уменьшения коэффициента отражения от него.The diameter of the dividing wall D p , which is in the range D to ≤D p ≤1.2D k , to the opposite sides of which the absorbers are soldered, is determined by the frequency operating range of the device and the diameter of the housing ЗС. Exceeding the wall diameter by 1.2 times over the diameter of the housing may be necessary to accommodate the absorber and to reduce the reflection coefficient from it.
При толщине разделительной стенки hp в пределах 3×10-4 [м] ≤hp≤7×10-4 [м] два спая между торцами поглотителей и разделительной стенкой будут взаимно скомпенсированными по разнице ТКР металла стенки и материала поглотителя. При hp меньше 3×10-4 метра стенка подвержена деформации, поэтому таковой ее делать нежелательно, чтобы не иметь дополнительных технологических трудностей. При hp больше 7×10-4 метра эффект взаимной компенсации по разнице ТКР материалов стенки и поглотителя утрачивается. Нижний предел внутреннего диаметра поглотителя обусловлен внутренним диаметром пролетной трубки, а верхний обусловлен уровнем коэффициента отражения СВЧ-энергии от поглотителя.With the thickness of the separation wall h p within 3 × 10 -4 [m] ≤h p ≤7 × 10 -4 [m], two junctions between the ends of the absorbers and the separation wall will be mutually compensated by the difference in the TCR of the metal of the wall and the material of the absorber. When h p less than 3 × 10 -4 meters, the wall is subject to deformation, therefore, it is undesirable to do so, so as not to have additional technological difficulties. When h p greater than 7 × 10 -4 meters, the effect of mutual compensation for the difference in the TCR of the wall and absorber materials is lost. The lower limit of the internal diameter of the absorber is due to the internal diameter of the span tube, and the upper limit is due to the level of reflection coefficient of microwave energy from the absorber.
Внешний диаметр поглотителя определяется частотным диапазоном прибора, диаметром корпуса ЗС и условием наименьшего уровня коэффициента отражения от поглотителя. Именно этим обусловлены пределы для внешнего диаметра поглотителя: 0.8Dк≤Dп≤1.2Dк.The external diameter of the absorber is determined by the frequency range of the device, the diameter of the housing of the AP and the condition for the lowest level of reflection coefficient from the absorber. It is this that determines the limits for the external diameter of the absorber: 0.8D to ≤D p ≤1.2D to .
Нижний предел высоты поглотителя равен 0.25λз, что соответствует минимальной длине коаксиального резонатора с диэлектриком, собственная резонансная частота которого совпадает с резонансной частотой, равной нижней границе полосы пропускания ЗС.The lower limit of the height of the absorber is 0.25λ s , which corresponds to the minimum length of a coaxial resonator with a dielectric, the natural resonant frequency of which coincides with the resonant frequency equal to the lower boundary of the passband ZS.
Верхний предел высоты поглотителя ограничен значением λз - длиной замедленной волны в ЗС. Превышение этого значения нецелесообразно, так как при этом увеличивается участок ЗС с отсутствием взаимодействия СВЧ-поля с электронным пучком, что приводит к ухудшению выходных параметров ЛБВ. Также ухудшаются условия для теплоотвода, так как материал поглотителя имеет низкую теплопроводность.The upper limit of the height of the absorber is limited by the value of λ s - the length of the decelerated wave in the GL. Exceeding this value is impractical, since this increases the portion of the CS with the absence of interaction of the microwave field with the electron beam, which leads to a deterioration of the output parameters of the TWT. The conditions for heat removal are also deteriorating, since the material of the absorber has a low thermal conductivity.
Предложенная конструкция, содержащая все вышеуказанные признаки, с добавлением признака по расстоянию между торцом поглотителя и торцом пролетной трубки, установленной на штыре, стоящим первым от поглотителя, сохраняет весь положительный эффект и дополнительно позволяет снизить уровень коэффициента отражения от поглотителя, особенно в части рабочего диапазона прибора, примыкающей к низкочастотной границе полосы прозрачности ЗС.The proposed design, containing all of the above features, with the addition of a feature by the distance between the end of the absorber and the end of the span tube installed on the pin first from the absorber, retains all the positive effect and further reduces the level of reflection coefficient from the absorber, especially in terms of the operating range of the device adjacent to the low-frequency boundary of the transparency band ZS.
Это важно потому, что вблизи низкочастотной границы полосы прозрачности ЗС необходимо иметь минимально возможные уровни коэффициента отражения от поглотителя из-за высокого в этой части диапазона сопротивления связи (параметра, характеризующего степень взаимодействия электронного пучка с электрической компонентой СВЧ-поля в процессе усиления) и, соответственно, высокого коэффициента усиления в указанной части рабочего диапазона. При недостаточно низком уровне коэффициента отражения от поглотителя возможно самовозбуждение прибора на отраженной волне. Таким образом, за счет усиления положительного эффекта по уровню коэффициента отражения достигается эффект повышения устойчивости ЛБВ к самовозбуждению.This is important because near the low-frequency boundary of the ZS transparency band, it is necessary to have the lowest possible levels of reflection coefficient from the absorber due to the high coupling resistance range in this part (a parameter characterizing the degree of interaction of the electron beam with the electric component of the microwave field during amplification) and, accordingly, high gain in the specified part of the operating range. If the reflection coefficient from the absorber is not low enough, self-excitation of the device on the reflected wave is possible. Thus, by enhancing the positive effect on the level of the reflection coefficient, the effect of increasing the TWT resistance to self-excitation is achieved.
Предложенная конструкция поясняется чертежами.The proposed design is illustrated by drawings.
На фиг.1 изображена предложенная конструкция в поперечном сечении.Figure 1 shows the proposed design in cross section.
На фиг.2 изображено поперечное сечение А-А фиг.1.Figure 2 shows a cross section aa of figure 1.
На фиг.3 изображено поперечное сечение Б-Б фиг.1.In Fig.3 shows a cross section bB of Fig.1.
Конструкция включает в себя следующие элементы:The design includes the following elements:
1 - корпус, 2 - штырь замедляющей системы, 3 - пролетная трубка, 4 - разделительная стенка, разделяющая две смежные секции, 5 - отверстие в разделительной стенке, 6 - поглотитель, 7 - теплопроводящий слой, 8 - дополнительная пролетная трубка. Секционированная ЗС может состоять как из двух, так и из нескольких секций.1 - housing, 2 - retardation system pin, 3 - span tube, 4 - dividing wall separating two adjacent sections, 5 - hole in the dividing wall, 6 - absorber, 7 - heat-conducting layer, 8 - additional span tube. Sectioned AP can consist of both two and several sections.
Устройство работает следующим образом. Бегущая волна распространяется вдоль импедансной поверхности, образованной штырями 2 ЗС, установленными в корпусе 1, а электронный пучок со скоростью, приблизительно равной фазовой скорости волны, проходит внутри канала, образованного пролетными трубками 3. Электрическое поле СВЧ-волны взаимодействует с электронным пучком между торцами пролетных трубок. В процессе взаимодействия в первой (входной) секции ЗС происходит в основном группировка электронного пучка (модуляция пучка по плотности вдоль оси ЗС). В последующих секциях происходит усиление СВЧ-волны за счет кинетической энергии электронных сгустков. Отработанная в первой или промежуточных секциях ЗС СВЧ-волна попадает в низкодобротный резонатор Rп, образованный корпусом 1, разделительной стенкой 4 с пролетным трубкой 8 и поглотителем 6, закрепленном на разделительной стенке с помощью теплопроводящего слоя 7, и поглощается в нем. Связь секций ЗС между собой осуществляется посредством электронного пучка. В последней (выходной) секции осуществляется финишный процесс усиления, и усиленная СВЧ-волна через устройство вывода энергии попадает в полезную нагрузку.The device operates as follows. A traveling wave propagates along an impedance surface formed by
Все вышеуказанные признаки предлагаемой конструкции секционированной ЗС штыревого типа позволяют использовать данную систему для разработки ЛБВ с выходной непрерывной мощностью до 2.5 кВт с коэффициентом усиления до 55 дБ. При этом обеспечиваются низкие габариты и масса ЛБВ за счет конструктивной организации теплоотвода от поглотителя и согласования его с ЗС (обеспечивается уровень ослабления сигнала до 18 дБ при коэффициенте отражения от поглотителя в пределах 0.01-0.07 в полосе частот до 15%).All of the above features of the proposed design of a partitioned type ZS of the pin type allow the use of this system for the development of TWTs with an output continuous power of up to 2.5 kW with a gain of up to 55 dB. At the same time, low dimensions and TWT mass are ensured due to the constructive organization of heat removal from the absorber and its coordination with the ES (a signal attenuation level of up to 18 dB is provided with a reflection coefficient from the absorber in the range of 0.01-0.07 in the frequency band up to 15%).
Источники информацииInformation sources
1. А.М.Кац, В.П.Кудряшов, Д.И.Трубецков. "Сигнал в лампах с бегущей волной", часть 1, "Лампа с бегущей волной О-типа", издательство Саратовского университета, 1984, стр.61.1. A.M. Kats, V.P. Kudryashov, D.I. Trubetskov. “Signal in traveling wave lamps”, part 1, “O-type traveling wave lamp”, Saratov University Press, 1984, p. 61.
2. В.Н.Батыгин, Н.В.Ефимова, А.В.Иноземцева, Л.Г.Мазурова. "Объемные поглотители для мощных ЛБВ". Журнал "Электронная техника", Сер.1, "Электроника СВЧ", 1970, №11, стр.95.2. V.N. Batygin, N.V. Efimova, A.V. Inozemtseva, L.G. Mazurova. "Volumetric absorbers for powerful TWT". Journal "Electronic Engineering", Ser. 1, "Microwave Electronics", 1970, No. 11, p. 95.
3. З.И.Тараненко, Я.К.Трохименко. "Замедляющие системы". Киев, изд. "Техника", 1965, стр.86.3. Z.I. Taranenko, Y. K. Trohimenko. "Slowing down systems." Kiev, ed. "Technique", 1965, p. 86.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005126777/09A RU2297687C1 (en) | 2005-08-24 | 2005-08-24 | Pin-type sectionalized slow-wave structure of traveling-wave tube |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005126777/09A RU2297687C1 (en) | 2005-08-24 | 2005-08-24 | Pin-type sectionalized slow-wave structure of traveling-wave tube |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2297687C1 true RU2297687C1 (en) | 2007-04-20 |
Family
ID=38036963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005126777/09A RU2297687C1 (en) | 2005-08-24 | 2005-08-24 | Pin-type sectionalized slow-wave structure of traveling-wave tube |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2297687C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2514850C1 (en) * | 2012-09-26 | 2014-05-10 | Николай Владимирович Андреев | Travelling-wave tube |
| RU2792835C1 (en) * | 2022-01-10 | 2023-03-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Accelerating module of a linear resonance accelerator with tuner patches for drift tube supports |
-
2005
- 2005-08-24 RU RU2005126777/09A patent/RU2297687C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТАРАНЕНКО З.И. и др., Замедляющие системы, Киев, «Техника», 1965, с.86. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2514850C1 (en) * | 2012-09-26 | 2014-05-10 | Николай Владимирович Андреев | Travelling-wave tube |
| RU2792835C1 (en) * | 2022-01-10 | 2023-03-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Accelerating module of a linear resonance accelerator with tuner patches for drift tube supports |
| RU2794513C1 (en) * | 2022-01-10 | 2023-04-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Accelerating module of a linear resonance accelerator with increased diameter drift tube supports |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3387169A (en) | Slow wave structure of the comb type having strap means connecting the teeth to form iterative inductive shunt loadings | |
| US2880355A (en) | Backward flow travelling wave oscillators | |
| US3310704A (en) | Output coupling circuit for microwave tube apparatus | |
| US4158791A (en) | Helix traveling wave tubes with resonant loss | |
| RU2297687C1 (en) | Pin-type sectionalized slow-wave structure of traveling-wave tube | |
| US2890384A (en) | Traveling wave electronic devices | |
| RU2290714C2 (en) | Pin-type sectionalized slow-wave structure of traveling-wave tube | |
| US3593220A (en) | High power microwave low-pass filter of the leaky wall type | |
| US5477107A (en) | Linear-beam cavity circuits with non-resonant RF loss slabs | |
| CN114512387B (en) | Distributed radiation coupling loss circuit applied to rotary traveling wave tube | |
| RU2705563C1 (en) | Input/output round-to-rectangular waveguide of microwave energy | |
| US3909754A (en) | Waveguide bandstop filter | |
| US4370596A (en) | Slow-wave filter for electron discharge device | |
| Quine | 3.2 Oversize Tubular Metallic Waveguides | |
| US3434076A (en) | Waveguide window having circulating fluid of critical loss tangent for dampening unwanted mode | |
| US3324341A (en) | High power electron tube with multiple locked-in magnetron oscillators | |
| US2888609A (en) | Electronic devices | |
| JPS6332215B2 (en) | ||
| FR2503451A1 (en) | COLLECTOR MICROWAVE ELECTRONIC TUBE | |
| JPH0232731B2 (en) | ||
| US3771010A (en) | Liquid cooled band edge oscillation prevention for a twt | |
| US3641465A (en) | Compact high-power broadband radiofrequency load termination | |
| US5691602A (en) | Multiple cavity klystron | |
| US4258286A (en) | Coupled cavity type traveling wave tube | |
| US3886397A (en) | Hybrid slow wave circuit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160225 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200825 |