RU2307421C1 - Extremely high-frequency traveling-wave tube - Google Patents
Extremely high-frequency traveling-wave tube Download PDFInfo
- Publication number
- RU2307421C1 RU2307421C1 RU2006116838/09A RU2006116838A RU2307421C1 RU 2307421 C1 RU2307421 C1 RU 2307421C1 RU 2006116838/09 A RU2006116838/09 A RU 2006116838/09A RU 2006116838 A RU2006116838 A RU 2006116838A RU 2307421 C1 RU2307421 C1 RU 2307421C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ring
- pole pieces
- vacuum
- diaphragms
- twt
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Microwave Tubes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электронной техники, а именно к электровакуумным приборам O-типа, и может быть использовано в лампах бегущей волны (ЛБВ) непрерывного и импульсного действия миллиметрового диапазона длин волн.The invention relates to the field of electronic technology, namely to O-type electrovacuum devices, and can be used in traveling wave tubes (TWT) of continuous and pulsed action in the millimeter wavelength range.
Важным направлением развития ЛБВ является создание малогабаритных ЛБВ миллиметрового диапазона длин волн с увеличенной средней и импульсной выходной мощностью, высоким КПД, низкими питающими напряжениями и широкой полосой рабочих частот, обладающими высокой технологичностью, повторяемостью параметров, надежностью и высоким процентом выхода годных изделий.An important direction in the development of TWT is the creation of small TWTs with a millimeter wavelength range with increased average and pulse output power, high efficiency, low supply voltages and a wide band of operating frequencies, which have high adaptability, repeatability, reliability and a high yield rate.
При разработке современных мощных ЛБВ широкое применение находят конструкции с замедляющей системой типа цепочки связанных резонаторов (ЦСР). Замедляющие системы типа ЦСР имеют высокое сопротивление связи, большую механическую прочность и термостойкость, а также просты в подборе необходимой дисперсионной характеристики. Магнитная фокусировка электронных пучков в таких системах обеспечивается, как правило, магнитными периодическими системами (МПФС).In the development of modern powerful TWTs, constructions with a slowing-down system such as a chain of coupled resonators (CSR) are widely used. Slowdown systems of the type CSR have high bond resistance, high mechanical strength and heat resistance, and are also easy to select the necessary dispersion characteristics. Magnetic focusing of electron beams in such systems is provided, as a rule, by magnetic periodic systems (MPFS).
Известна мощная секционированная лампа бегущей волны миллиметрового диапазона длин волн с замедляющей системой типа ЦСР [1]. Замедляющая система ЛБВ содержит проводящий корпус, внутри которого перпендикулярно продольной оси ЛБВ установлены диафрагмы, снабженные трубками дрейфа. Проводящий корпус и диафрагмы образуют ряд объемных резонаторов, размещенных вдоль оси ЛБВ и связанных друг с другом через щели связи в диафрагмах. Стенки проводящего корпуса являются боковыми стенками резонаторов и вакуумной оболочкой ЛБВ. Для обеспечения фокусировки электронного пучка замедляющую систему размещают внутри МПФС.Known for a powerful sectional lamp of a traveling wave of the millimeter wavelength range with a moderating system such as the TSR [1]. The retardation system of the TWT contains a conductive housing, inside of which perpendicular to the longitudinal axis of the TWT are installed diaphragms equipped with drift tubes. The conductive housing and the diaphragms form a series of volume resonators placed along the TWT axis and connected to each other through communication slots in the diaphragms. The walls of the conductive housing are the side walls of the resonators and the vacuum shell of the TWT. To ensure focusing of the electron beam, the slow-down system is placed inside the MPFS.
Однако работа ЛБВ в коротковолновом диапазоне длин волн приводит к резкому уменьшению геометрических размеров всех элементов замедляющей системы и МПФС. Так, переход в диапазон длин волн ~ 3 мм и меньше приводит к уменьшению размеров резонатора замедляющей системы. Они становятся на порядок меньше, чем в сантиметровом диапазоне длин волн, при этом внутренний диаметр резонатора, величина которого определяется требуемой дисперсионной характеристикой, составляет единицы миллиметров. Поэтому при создании и изготовлении малогабаритных ЛБВ миллиметрового диапазона возникают значительные технологические трудности, связанные с изготовлением отдельных элементов замедляющей системы, их сборкой и последующей пайкой, а также с обеспечением механической прочности, теплоотвода и герметичности конструкции. Кроме того, для обеспечения повторяемости и воспроизводимости параметров ЛБВ требуется высокая чистота обработки внутренней поверхности резонаторов и соблюдение жестких допусков на геометрические размеры. Изготовление таких замедляющих систем и их отдельных элементов требует применения дорогостоящего высокоточного оборудования и специальных инструментов, что увеличивает стоимость ЛБВ.However, the TWT operation in the short-wavelength range of wavelengths leads to a sharp decrease in the geometric dimensions of all elements of the slowing system and MPPS. Thus, the transition to a wavelength range of ~ 3 mm or less leads to a decrease in the size of the resonator of the slowing system. They become an order of magnitude smaller than in the centimeter wavelength range, while the inner diameter of the resonator, the value of which is determined by the required dispersion characteristic, is several millimeters. Therefore, when creating and manufacturing small-sized TWTs of the millimeter range, significant technological difficulties arise associated with the manufacture of individual elements of the retardation system, their assembly and subsequent soldering, as well as providing mechanical strength, heat dissipation and tightness of the structure. In addition, to ensure repeatability and reproducibility of TWT parameters, high purity processing of the inner surface of the resonators and compliance with tight tolerances on geometric dimensions are required. The manufacture of such retarding systems and their individual elements requires the use of expensive high-precision equipment and special tools, which increases the cost of TWT.
В малогабаритной ЛБВ масса и габариты магнитов магнитной системы тоже должны быть небольшими. Но для того чтобы обеспечить в ЛБВ миллиметрового диапазона высокий КПД, требуются электронные пучки с достаточно малыми диаметрами. Для эффективной фокусировки таких электронных пучков необходимо создавать на оси замедляющей системы магнитные поля очень высокого уровня (значительно превышающие уровень магнитных полей, необходимый для фокусировки электронных пучков с теми же токами в ЛБВ более низкочастотного, например, сантиметрового диапазона). Получить требуемые высокие уровни магнитных полей на оси замедляющей системы без увеличения массы и габаритов магнитов МПФС можно путем приближения к этой оси элементов МПФС (полюсных наконечников, магнитов). При этом, прежде всего, необходимо максимально приблизить к оси замедляющей системы полюсные наконечники МПФС, то есть внутренний диаметр полюсных наконечников должен иметь как можно меньшую величину. Выполнить это требование в известной ЛБВ можно только путем уменьшения толщины боковых стенок резонаторов, так как в этой конструкции ЛБВ может быть уменьшен только внешний диаметр резонаторов при сохранении заданной величины их внутреннего диаметра. Уменьшение толщины боковых стенок резонаторов, а следовательно, толщины вакуумной оболочки ЛБВ, усложняет их изготовление, уменьшает жесткость и механическую прочность конструкции, ухудшает теплоотвод, а также может привести к нарушению герметичности ЛБВ.In a small TWT, the mass and dimensions of the magnets of the magnetic system should also be small. But in order to ensure high efficiency in the TWT of the millimeter range, electron beams with sufficiently small diameters are required. For effective focusing of such electron beams, it is necessary to create magnetic fields of a very high level on the axis of the slowing system (significantly exceeding the level of magnetic fields necessary for focusing electron beams with the same currents in the TWT of a lower frequency, for example, centimeter range). The required high levels of magnetic fields on the axis of the retarding system can be obtained without increasing the mass and dimensions of the MPFS magnets by approaching the MPFS elements (pole tips, magnets) to this axis. In this case, first of all, it is necessary to bring the pole tips of the MPFS as close as possible to the axis of the retarding system, that is, the inner diameter of the pole tips should be as small as possible. This requirement can be fulfilled in the known TWT only by reducing the thickness of the side walls of the resonators, since in this design the TWT can only reduce the outer diameter of the resonators while maintaining a given value of their inner diameter. Reducing the thickness of the side walls of the resonators, and hence the thickness of the TWT vacuum shell, complicates their manufacture, reduces the rigidity and mechanical strength of the structure, affects heat dissipation, and can also lead to a violation of the tightness of the TWT.
Поиски менее сложных и более дешевых в изготовлении конструкций замедляющих систем ЛБВ привели к созданию замедляющих систем типа ЦСР с диафрагмами без трубок дрейфа.The search for less complicated and cheaper in the manufacture of designs of TWT retarder systems has led to the creation of retardation systems such as DSS with diaphragms without drift tubes.
Известна конструкция (прототип изобретения) лампы бегущей волны миллиметрового диапазона длин волн с замедляющей системой типа ЦСР, содержащей диафрагмы без трубок дрейфа [2]. Каждая диафрагма замедляющей системы выполнена как единое целое с кольцом, отделяющим ее от соседней диафрагмы аналогичной конструкции. В диафрагмах выполнены центральные пролетные отверстия для прохождения электронного пучка и щели связи для электромагнитной связи соседних резонаторов замедляющей системы. Замедляющая система размещена в центрирующей тонкостенной оболочке из немагнитного материала, которая является одновременно вакуумной оболочкой ЛБВ. Она окружена МПФС «шашлычного» типа, которая содержит ряд последовательно расположенных вдоль оси замедляющей системы кольцевых магнитов, между которыми расположены кольцевые полюсные наконечники из магнитомягкого материала, соединенные кольцевыми втулками из немагнитного материала.A known design (prototype of the invention) of a lamp of a traveling wave of the millimeter wavelength range with a moderating system of the type DSS, containing a diaphragm without drift tubes [2]. Each diaphragm of the retarding system is made as a single unit with a ring separating it from the adjacent diaphragm of a similar design. In the diaphragms, central passage openings are made for the passage of the electron beam and the coupling gap for the electromagnetic coupling of neighboring resonators of the retardation system. The retarding system is housed in a centering thin-walled shell of non-magnetic material, which is simultaneously the vacuum shell of the TWT. It is surrounded by the “kebab” type MPFS, which contains a series of ring magnets successively arranged along the axis of the retarding system, between which are ring pole tips made of soft magnetic material, connected by ring bushings of non-magnetic material.
По сравнению с замедляющими системами, имеющими диафрагмы с трубками дрейфа, замедляющие системы без трубок дрейфа более просты в изготовлении, имеют меньший разброс геометрических размеров и, следовательно, лучшую повторяемость и воспроизводимость параметров ЛБВ, меньшую стоимость изготовления. Введение в известную конструкцию ЛБВ (прототип изобретения) центрирующей оболочки обеспечивает возможность прецизионной сборки и пайки в ней ВЧ пакета диафрагм замедляющей системы. При этом отпадает необходимость выполнения вакуумно-плотных спаев между диафрагмами, так как функцию вакуумной оболочки выполняет центрирующая оболочка. Конструкция имеет достаточную жесткость, механическую прочность и теплоотвод.Compared with retarding systems having diaphragms with drift tubes, retarding systems without drift tubes are easier to manufacture, have a smaller variation in geometric dimensions and, therefore, better repeatability and reproducibility of TWT parameters, lower manufacturing cost. Introduction to the known construction of TWT (prototype of the invention) of the centering shell provides the possibility of precision assembly and soldering in it the RF package of the diaphragms of the retardation system. This eliminates the need for vacuum-tight junctions between the diaphragms, since the centering shell performs the function of the vacuum shell. The design has sufficient rigidity, mechanical strength and heat dissipation.
Однако для того чтобы провести электронный пучок через пролетный канал ЛБВ миллиметрового диапазона длин волн, необходимо в пролетном канале создать магнитное поле очень высокого уровня (порядка 500 мТл). Замедляющая система ЛБВ, выбранной в качестве прототипа, размещена в вакуумной оболочке, отделяющей ее от МПФС. Внутренний диаметр полюсных наконечников МПФС такой ЛБВ увеличен на толщину вакуумной оболочки и магниты МПФС также удалены от замедляющей системы, что значительно ослабляет магнитное поле на оси замедляющей системы (при удалении полюсного наконечника от оси замедляющей системы магнитное поле на оси уменьшается по квадратичному закону) и оно становится недостаточным для эффективной фокусировки электронного пучка в ЛБВ. Для компенсации уменьшения магнитного поля на оси замедляющей системы необходимо значительно увеличить массу магнитов (нарастание массы происходит по кубическому закону), при этом будут расти внешние габариты магнитов, а это приведет к увеличению массы и габаритов ЛБВ в целом, что нежелательно.However, in order to pass an electron beam through the passage channel of the TWT of the millimeter wavelength range, it is necessary to create a very high level magnetic field (of the order of 500 mT) in the passage channel. The retardation system of the TWT, selected as a prototype, is placed in a vacuum shell that separates it from the MPPS. The inner diameter of the pole tips of the MPFS of such a TWT is increased by the thickness of the vacuum shell and the magnets of the MPFS are also removed from the retardation system, which significantly weakens the magnetic field on the axis of the retardation system (when the pole tip is removed from the axis of the retardation system, the magnetic field on the axis decreases quadratically) and it becomes insufficient for efficient focusing of the electron beam in the TWT. To compensate for the decrease in the magnetic field on the axis of the retarding system, it is necessary to significantly increase the mass of magnets (the mass increases according to the cubic law), while the external dimensions of the magnets will increase, and this will lead to an increase in the mass and dimensions of the TWT as a whole, which is undesirable.
Предлагаемое изобретение позволяет получить высокие уровни магнитного поля на оси и в пролетном канале малого диаметра мощной ЛБВ миллиметрового диапазона, что обеспечивает получение в ней высокого КПД, при одновременном сохранении малых поперечных размеров резонаторов, замедляющей системы и всей ЛБВ в целом. Изобретение позволяет создать малогабаритную, простую в изготовлении, технологичную и надежную в эксплуатации конструкцию мощной ЛБВ миллиметрового диапазона.The present invention allows to obtain high levels of the magnetic field on the axis and in the passage channel of small diameter of the powerful TWT of the millimeter range, which ensures high efficiency in it, while maintaining the small transverse dimensions of the resonators, the retardation system, and the whole TWT as a whole. The invention allows to create a small-sized, easy-to-manufacture, technologically advanced and reliable operation of a powerful millimeter-wave TWT.
Предлагается лампа бегущей волны миллиметрового диапазона длин волн, содержащая электронную пушку, ввод и вывод энергии, коллектор, замедляющую систему типа цепочки связанных резонаторов, в диафрагмах которых выполнены центральные пролетные отверстия и щели связи, и магнитную периодическую фокусирующую систему, содержащую ряд последовательно расположенных вдоль оси замедляющей системы кольцевых магнитов, между которыми расположены кольцевые полюсные наконечники из магнитомягкого материала, соединенные кольцевыми втулками из немагнитного материала, при этом замедляющая система выполнена в виде многослойной конструкции из соединенных друг с другом чередующихся диафрагм, имеющих форму диска, и проводящих колец, кольцевые полюсные наконечники и кольцевые втулки магнитной периодической фокусирующей системы вакуумно-плотно соединены друг с другом и образуют вакуумную оболочку, внутренние диаметры кольцевых втулок и кольцевых полюсных наконечников равны друг другу и внешним диаметрам диафрагм и проводящих колец замедляющей системы, при этом выполняются следующие соотношения:A traveling-wave lamp of the millimeter wavelength range is proposed, which contains an electron gun, energy input and output, a collector, a slowing-down system such as a chain of coupled resonators, in the diaphragms of which central span holes and communication slots are made, and a magnetic periodic focusing system containing a series of series located along the axis a retarding system of ring magnets, between which there are ring pole tips of soft magnetic material, connected by ring bushings of it filament material, while the retarding system is made in the form of a multilayer structure of interconnected alternating disk-shaped diaphragms and conducting rings, ring pole pieces and ring bushings of the magnetic periodic focusing system are vacuum tightly connected to each other and form a vacuum shell, the inner diameters of the annular bushings and the annular pole pieces are equal to each other and the outer diameters of the diaphragms and conductive rings of the retardation system, while the following ratios:
1.6dз.c≤D≤2.3dз.c,1.6d s.c ≤D≤2.3d s.c ,
2.25d≤dз.c≤2.5d,2.25d≤d s.c ≤2.5d,
где dз.c - внешний диаметр диафрагмы и проводящего кольца замедляющей системы [м],where d z.c is the outer diameter of the diaphragm and the conducting ring of the retarding system [m],
D - внешний диаметр кольцевой втулки [м],D is the outer diameter of the annular sleeve [m],
d - внутренний диаметр проводящего кольца замедляющей системы [м].d is the inner diameter of the conductive ring of the retarding system [m].
В предлагаемом изобретении кольцевые полюсные наконечники могут быть снабжены ступицами, расположенными в области центральных отверстий полюсных наконечников.In the present invention, the annular pole pieces can be provided with hubs located in the region of the central holes of the pole pieces.
В предлагаемом изобретении кольцевые полюсные наконечники и кольцевые втулки вакуумно-плотно соединены между собой посредством пайки.In the present invention, annular pole pieces and ring bushings are vacuum-tightly interconnected by soldering.
В предлагаемом изобретении диски диафрагм и проводящие кольца соединены между собой посредством диффузионной пайки.In the present invention, the diaphragm discs and conductive rings are interconnected by diffusion soldering.
Выполнение замедляющей системы в виде многослойной конструкции из соединенных друг с другом чередующихся диафрагм (без втулок), выполненных в виде тонких проводящих дисков, и проводящих колец, которые образуют ряд резонаторов, последовательно расположенных вдоль оси замедляющей системы и связанных между собой через щели связи в диафрагмах, упрощает и удешевляет процесс изготовления замедляющей системы, обеспечивает повторяемость и воспроизводимость параметров ЛБВ. Конструкция замедляющей системы проста, технологична, имеет достаточную жесткость и не требует выполнения вакуумно-плотных спаев между диафрагмами и проводящими кольцами.The implementation of the retardation system in the form of a multilayer structure of alternating diaphragms connected to each other (without bushings) made in the form of thin conductive disks and conductive rings that form a series of resonators sequentially located along the axis of the retardation system and interconnected through communication slots in the diaphragms , simplifies and reduces the cost of the manufacturing process of the retarding system, provides repeatability and reproducibility of TWT parameters. The design of the retarding system is simple, technologically advanced, has sufficient rigidity and does not require vacuum-tight junctions between the diaphragms and the conducting rings.
Вакуумная оболочка ЛБВ выполнена не в виде отдельного элемента, а образована расположенными вдоль оси замедляющей системы и максимально приближенными к ней и к пролетному каналу чередующимися кольцевыми полюсными наконечниками и кольцевыми втулками, которые вакуумно-плотно соединены друг с другом. Такая вакуумная оболочка обладает достаточной прочностью и обеспечивает требуемый теплоотвод от замедляющей системы.The TWT vacuum shell is not made in the form of a separate element, but is formed by alternating ring pole tips and ring bushings that are vacuum-tightly connected to each other, located along the axis of the retarding system and as close to it and to the passage channel. Such a vacuum shell has sufficient strength and provides the required heat dissipation from the retardation system.
В результате максимального приближения к оси замедляющей системы и к пролетному каналу кольцевых полюсных наконечников (а также магнитов) МПФС на этой оси и во всем пролетном канале, образованном центральными пролетными отверстиями в диафрагмах, создается фокусирующее магнитное поле высокого уровня, обеспечивающее прохождение электронного пучка через пролетный канал заданного диаметра, величина которого определяется в соответствии с требуемым КПД.As a result of maximum approximation to the axis of the retarding system and to the passage channel of the annular pole pieces (as well as magnets) of the MPPS, a high-level focusing magnetic field is created on this axis and in the entire passage channel formed by the central passage holes in the diaphragms, which ensures the passage of the electron beam through the passage a channel of a given diameter, the value of which is determined in accordance with the required efficiency.
Расчетные и экспериментальные данные показали, что для достижения указанного результата в предлагаемой конструкции ЛБВ размеры замедляющей системы и МПФС должны находиться в следующих соотношениях:The calculated and experimental data showed that, in order to achieve the indicated result in the proposed TWT design, the dimensions of the retarding system and MPPS should be in the following proportions:
1.6dз.c≤D≤2.3dз.c,1.6d s.c ≤D≤2.3d s.c ,
2.25d≤dз.c≤2.5d,2.25d≤d s.c ≤2.5d,
при этом внутренние диаметры кольцевых втулок и кольцевых полюсных наконечников равны между собой и равны внешним диаметрам диафрагм и проводящих колец.the inner diameters of the annular bushings and the annular pole pieces are equal to each other and equal to the outer diameters of the diaphragms and conductive rings.
При выборе внешнего диаметра диафрагмы и проводящего кольца замедляющей системы (то есть внешнего диаметра замедляющей системы) dз.c менее 2.25 внутреннего диаметра проводящего кольца замедляющей системы d ухудшается механическая прочность этих элементов и всей замедляющей системы в целом. Кроме того, при изготовлении замедляющей системы из диафрагм и проводящих колец с малыми внешними диаметрами dз.c возникают технологические трудности при прецизионной сборке этих элементов в пакет и последующей их пайке. Причем, чем выше диапазон рабочих частот ЛБВ, тем меньше будет внутренний диаметр проводящего кольца d, который является внутренним диаметром резонатора замедляющей системы.When choosing the outer diameter of the diaphragm and the conductive ring of the retardation system (i.e., the outer diameter of the retardation system) d z.c less than 2.25, the inner diameter of the conductive ring of the retardation system d deteriorates the mechanical strength of these elements and the entire retardation system as a whole. In addition, in the manufacture of a retarding system of diaphragms and conductive rings with small external diameters d.s.c , technological difficulties arise in the precision assembly of these elements into a bag and their subsequent soldering. Moreover, the higher the range of TWT working frequencies, the smaller will be the inner diameter of the conductive ring d, which is the inner diameter of the resonator of the retardation system.
При выборе внешнего диаметра диафрагмы и проводящего кольца замедляющей системы dз.с более 2.5 внутреннего диаметра проводящего кольца замедляющей системы d происходит удаление кольцевого полюсного наконечника от оси замедляющей системы и от пролетного канала, в результате чего магнитное поле на оси резко убывает и может стать недостаточным для эффективной фокусировки и прохождения электронного пучка через пролетный канал, в результате чего снизится выходная мощность и КПД.When choosing the outer diameter of the diaphragm and the conducting ring of the retarding system d h with more than 2.5 the inner diameter of the conducting ring of the retarding system d, the annular pole tip is removed from the axis of the retarding system and from the passage channel, as a result of which the magnetic field on the axis decreases sharply and may become insufficient for effective focusing and passage of the electron beam through the passage channel, resulting in a decrease in output power and efficiency.
При выборе внешнего диаметра кольцевой втулки D менее 1.6 внешнего диаметра диафрагмы и проводящего кольца замедляющей системы dз.с происходит уменьшение толщины кольцевой втулки, что может привести к разгерметизации ЛБВ вследствие проникновения газов из атмосферы в прибор через материал этой втулки. Кроме того, трудно обеспечить механически прочный и вакуумно-плотный спай кольцевой втулки с кольцевым полюсным наконечником МПФС из-за малой площади спая, в результате чего может быть нарушена вакуумная плотность вакуумной оболочки, состоящей из этих элементов.When choosing the outer diameter of the annular sleeve D less than 1.6 of the external diameter of the diaphragm and the conducting ring of the retarding system d.s.c , the thickness of the annular sleeve decreases, which can lead to depressurization of the TWT due to the penetration of gases from the atmosphere into the device through the material of this sleeve. In addition, it is difficult to provide a mechanically strong and vacuum tight junction of the annular sleeve with the annular pole tip of the MPPS due to the small junction area, as a result of which the vacuum density of the vacuum shell consisting of these elements can be impaired.
При выборе внешнего диаметра кольцевой втулки D более 2.3 внешнего диаметра диафрагмы и проводящего кольца замедляющей системы dз.с также происходит ослабление магнитного поля на оси замедляющей системы из-за удаленности магнитов от оси и от пролетного канала. Магнитное поле на оси замедляющей системы становится недостаточным для эффективной работы ЛБВ в миллиметровом диапазоне.When choosing the outer diameter of the annular sleeve D more than 2.3 of the outer diameter of the diaphragm and the conducting ring of the retardation system d.s.c , the magnetic field on the axis of the retardation system also weakens due to the remoteness of the magnets from the axis and from the passage channel. The magnetic field on the axis of the retarding system becomes insufficient for the effective TWT operation in the millimeter range.
Для дополнительного увеличения амплитуды магнитного поля МПФС кольцевые полюсные наконечники могут быть снабжены ступицами, расположенными в области центральных отверстий полюсных наконечников.To further increase the amplitude of the magnetic field MPFS annular pole pieces can be equipped with hubs located in the region of the Central holes of the pole pieces.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 изображена ЛБВ миллиметрового диапазона.Figure 1 shows the TWT millimeter range.
На фиг.2 изображено поперечное сечение фрагмента замедляющей система ЛБВ.Figure 2 shows a cross section of a fragment of a slowing TWT system.
ЛБВ, изображенная на фиг.1 и фиг.2, содержит электронную пушку 1, коллектор 2, ввод энергии 3, вывод энергии 4 и замедляющую систему 5, включающую последовательно расположенные вдоль оси замедляющей системы 5 резонаторы 6, образованные чередующимися диафрагмами 7, которые выполнены в виде тонких проводящих дисков, и проводящими кольцами 8. Диафрагмы 7 и проводящие кольца 8 соединены между собой посредством диффузионной пайки.TWT, shown in figure 1 and figure 2, contains an electron gun 1, a collector 2, the input of energy 3, the output of energy 4 and the deceleration system 5, including sequentially located along the axis of the deceleration system 5, the
В диафрагмах 7 выполнены центральные пролетные отверстия 9, образующие пролетный канал, и щели связи 10, обеспечивающие электромагнитную связь между соседними резонаторами 6. Замедляющая система 5 окружена МПФС 11, которая содержит последовательно расположенные вдоль оси замедляющей системы 5 кольцевые магниты 12. В зазорах между магнитами 12 расположены кольцевые полюсные наконечники 13 из магнитомягкого материала, например из стали «Армко». Кольцевые полюсные наконечники 13 снабжены ступицами 14, расположенными в области центральных отверстий полюсных наконечников 13. Кольцевые полюсные наконечники 13 чередуются с кольцевыми втулками 15 из немагнитного материала, например из меди или мельхиора. Кольцевые полюсные наконечники 13 и расположенные между ними кольцевые втулки 15 соединены друг с другом припоем, обеспечивающим после пайки вакуумно-плотный спай 16, и образуют вакуумную оболочку 17.In the
Предлагаемая лампа бегущей волны работает следующим образом. Сформированный электронной пушкой 1 электронный поток поступает в пролетный канал замедляющей системы 5, который образован центральными пролетными отверстиями 9 диафрагм 7, и проходит вдоль оси замедляющей системы по направлению к коллектору 2. Для предотвращения расхождения электронов под действием объемного заряда ЛБВ снабжена МПФС, выполненной на основе магнитов из самарий-кобальтового сплава. Входной СВЧ сигнал через ввод энергии 3 поступает в первый из резонаторов 6 замедляющей системы 5 и возбуждает электромагнитную волну, которая распространяется по замедляющей системе 5 в том же направлении, что и электронный поток. При взаимодействии электромагнитной волны с электронным потоком происходит модуляция электронов по скоростям и группирование электронов в сгустки. Сгруппированный электронный поток, в свою очередь, увеличивает амплитуду бегущей электромагнитной волны, отдавая ей часть своей кинетической энергии, которая в виде усиленного СВЧ сигнала выводится из последнего резонатора замедляющей системы 5 через вывод энергии 4 и поступает в нагрузку. Электронный поток, пройдя вдоль замедляющей системы, попадает в коллектор 2.The proposed lamp traveling wave works as follows. Formed by the electron gun 1, the electron stream enters the passage channel of the retardation system 5, which is formed by the central passage holes 9 of the
Предлагаемая конструкция применена в разработке двухсекционной ЛБВ верхней части миллиметрового диапазона с полосой частот 600 МГц, коэффициентом усиления более 30 дБ. При этом обеспечен уровень выходной мощности 20 Вт, а технический КПД составил около 5%, при этом поперечные размеры замедляющей системы с МПФС не превысили величину 30 мм.The proposed design is used in the development of a two-section TWT in the upper part of the millimeter range with a frequency band of 600 MHz and a gain of more than 30 dB. At the same time, an output power level of 20 W was provided, and the technical efficiency was about 5%, while the transverse dimensions of the retarding system with MPFS did not exceed 30 mm.
Источники информации:Information sources:
1. Патент США №4147956, H01J 25/34, публ. 03.04.1979.1. US patent No. 4147956, H01J 25/34, publ. 04/03/1979.
2. Обзор по электронной технике. Сер.1. Электроника СВЧ, вып.5 (1082), «Зарубежные ЛБВ мм диапазона. Выходные характеристики. Конструктивно-технологические решения», с.21, рис.6.2. Overview of electronic technology. Ser. 1. Microwave Electronics, issue 5 (1082), “Foreign TWT mm range. Output characteristics. Structural and technological solutions ”, p.21, Fig.6.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006116838/09A RU2307421C1 (en) | 2006-05-16 | 2006-05-16 | Extremely high-frequency traveling-wave tube |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006116838/09A RU2307421C1 (en) | 2006-05-16 | 2006-05-16 | Extremely high-frequency traveling-wave tube |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2307421C1 true RU2307421C1 (en) | 2007-09-27 |
Family
ID=38954315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006116838/09A RU2307421C1 (en) | 2006-05-16 | 2006-05-16 | Extremely high-frequency traveling-wave tube |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2307421C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2472245C2 (en) * | 2011-03-30 | 2013-01-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Алмаз" (ОАО "НПП "Алмаз") | Wideband travelling-wave tube |
| RU2776993C1 (en) * | 2021-06-29 | 2022-07-29 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Traveling wave tube of the millimeter wavelength range |
-
2006
- 2006-05-16 RU RU2006116838/09A patent/RU2307421C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЭЛЕКТРОНИКА СВЧ. Обзор по электронной технике, 1998, сер.1, вып.5 (1082), с.21. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2472245C2 (en) * | 2011-03-30 | 2013-01-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Алмаз" (ОАО "НПП "Алмаз") | Wideband travelling-wave tube |
| RU2776993C1 (en) * | 2021-06-29 | 2022-07-29 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Traveling wave tube of the millimeter wavelength range |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| USRE25329E (en) | Periodically focused traveling wave tube | |
| US2410054A (en) | Electron discharge apparatus | |
| US3324339A (en) | Periodic permanent magnet electron beam focusing arrangement for traveling-wave tubes having plural interaction cavities in bore of each annular magnet | |
| US4558258A (en) | Klystron unit | |
| US3958147A (en) | Traveling-wave tube with improved periodic permanent magnet focusing arrangement integrated with coupled cavity slow-wave structure | |
| US5534750A (en) | Integral polepiece magnetic focusing system having enhanced gain and transmission | |
| RU2307421C1 (en) | Extremely high-frequency traveling-wave tube | |
| RU2379783C1 (en) | Travelling-wave tube | |
| US3359451A (en) | Beam collector structure for electron tubes having concentric longitudinally partitioned cooling annuli | |
| US5283534A (en) | High frequency amplifying apparatus with a collector which has a periodic amplitude variable longitudinal magnetic field therein | |
| US3066237A (en) | Slow-wave structure | |
| RU2337425C1 (en) | Multibeam miniature "transparent" travelling-wave tube | |
| US3010047A (en) | Traveling-wave tube | |
| US4742271A (en) | Radial-gain/axial-gain crossed-field amplifier (radaxtron) | |
| RU2152102C1 (en) | Shf electronic device-istron | |
| US6984940B2 (en) | Electronic tube with simplified collector | |
| RU2259613C1 (en) | Multisection traveling-wave tube (alternatives) | |
| RU2185001C1 (en) | Inverted traveling-wave tube | |
| RU2776993C1 (en) | Traveling wave tube of the millimeter wavelength range | |
| RU2235384C1 (en) | Sectionalized traveling-wave tube and its design alternates | |
| RU2364977C1 (en) | O-type superhigh frequency device | |
| US3886384A (en) | Collector electrode | |
| US3169209A (en) | Electron tube apparatus having slanted output window between offset waveguides | |
| RU2313154C2 (en) | Sectionalized slow-wave structure of traveling-wave tube | |
| US2849644A (en) | Electron discharge devices |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160225 |