SU1253371A1 - Замедл юща электродинамическа система дл СВЧ-приборов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к рел ткзн- стской высокочастотной электронике и может быть использовано, например, в качестве замедл к цей системы в рел  тивистских генераторах и усклител Кф

Цель изобретени  - расширение диапазона рабочих длин волн в коротко- во.лновую область- путем увеличени  сопротивлени  св зи.

На фиг. 1 изображена предложенна  замедл юща  система5 на. фиг 2 дано сечение пространства вза шодействи  замедл ющей системы.

Система содержит три грзшпы зер-. кал, центры которых лежат на параллельных пр мых, не лежащих в одной плоскости. Число N зеркал в ка одой группе определ етс  длййЬЙ I. пространства взаимодействи , при которой обеспечиваютс  - оптимальные услови - взаимодействи  волны и пучкаI N т

а

где d - рассто ние между центрами соседних зерк в каждой группе. Выбор оптимальной величины L в каждом конкретном случае определ етс  р дом факторов: типом прибора (усилитель, генератор, ускоритель) j,; видом взаимодействи  (черенковский, циклотроНйо- резонансный и т.п.) к зависит от параметров электронного пучка к т,д,

В замедл кицей системе число зерка в каждой группе N равно. Зеркала первой группы имеют обозначени  1-10 зеркала второй - группы 11-20,j зеркала третьей группы - 21-30.

Дл  обеспечени  устойчивого медового распространени  волны в системе,  вл ющейс  фактически ква- зноптической линией передачиj карак- терные рассто ни  f, t между центрами трекососедних по ходу луча зеркал разных групп (Г,- рассто ние иежду центрами зеркал первой и второй групп, например 1-11 зеркалами i., второй .и третьей групп, напрИ мер 11 и 21 зеркалами, 2 - третьей первой грзгпп, например между 21 и 2 зеркалами, ик апертура а и дли на волны Д , выбраны удовлетвор ющими соотношени м

г,, tj. , 77--- -1 С1)

175

Зеркала 1-30 расположены так, что перпендикул р, восстановленный из центра каждого зеркала, лежцт на бнс сектрнсе угла треугольника, вершины которого расположены в центрат; г, :-

5

когЪ зеркала и ближайших по ходу луча предьщ тцвЕо и последующего по отношению к данному зеркалу зеркал двук других групп, т.е. каждое из зеркал 1-10 первой группы оптически св зано с соответствующим зеркалом 11-20 второй группы (1 с 11,2с 12 и т.д.)5 которое в свою очередь оп- т чески св зано с соответстаующим зеркалом 21-30 третьей группы (11 с Я1, 12 с 22 и т.д.). Каждое зеркало 21-30 третьей группы оптически св зано с зеркалом первой группы, имеющим номер на единицу больший (например , зеркало 25 оптически св зано с зеркалом 6)„

Дл  обеснечени  услови  оптш аль-- кого синхронного взаимодействш во,шы с электро ньм пучком5 которое осущег ствл етс  в пространстве взаш сдей- етви  между зеркалами первой и второй , угол « между направлением хода луча и продольной осью системь (см, фиг. 2) выбираетс  из соотношени 

, где у -р.--.- рел -

..;

тивистски ; фактир част иц щгчйа Дли -обеспечени  требуемого замедлени  а системе рассто ни  между центрами трех соседних по ходу луча зеркал разных групп св заны с рабочей, длиной волны Д соотношением

L-± lj™iJi

2«Г1 2

(2)

где п - целое число (п О, t1, S2, ../),; 4 -f. - фазова 

скорость волньг в пространстве взаимодействи , выбираема  близкой к скорости электронов Vf ,

С целью уменьшени  размеров областей , в которьсг поле волны мало, рас-. сто ние между центрами зеркал одной группы выб ираетс  минимальным, но в то же врем  соседние зеркала не затен ют волну , отраженную от предыдущего зеркала той же группы. Следовательно , рассто ние d, апертура а , и угол ci на рабочем участке удовлетвор ют примерному равенству илн слабому неравенству (см. фиг. 2)|

S5

d . -|аsinoL

(3)

Рассматриваема  замедл юща  система может примен тьс  s усилител х5

,3

генераторах и ускорител х зар женны частиц.

Работа замедл ющей системы описана на примере использовани  ее в усилителе. Волна от г.апитыванзщего генератора (на чертеже не указан) падает ца зеркало 1 и, отража сь от него, попадает на зеркало 1t. Поскольку перпендикул тор п,, вос- етановленный в центре этого зеркала  вл етс  биссектрисой угла треугольника опирак цегос  своими вершинами на центры эеркал t, It, 2f, зеркало It оказьшаетс  оптически св зано с зеркалом 21, на которое и падает волна после отражени . Аналогично оптически св занными оказываютс  и все остальные зеркала в П1эследователь- ности (1-vlt- 2t)-(2- 12-22)-- (З-«13- 23)--(4, ...)-.30. Последовательно отража сь от зеркал t-30, волна образует в пространстве фигуру в вцде спирали, измотанной на трехгранную призму. Ребрами этой приз мы  вл ютс  линии, соедин ющие центры зеркал одной группы. Посколь- су рассго нш между центрами трех соседних по ходу луча зеркал разнык группS их апертура и длина волны св заны ме;кду собой соотношени ми (t) 5 3 систег е обеспечиваетс  устойчивое одкомодовое распространение Вследствие же вьтолнени  на рабочем учзстке (между зеркалами первой и второй групп) услови  (2)5 фазова  скорость Vrf, волны -системы оказьшаетс  близкой к скорост  электро .нов CV ж Vg), т.е. Н1 этом участке обеспечиваетс  синхронное взаимодействие электронов с волной} бегу™ щей вдоль оси системьт. Так как рассто ние между зеркалами одной группы

2

удовлетвор ют соотношению , -. -sinoC

области сильного пол  располагаютс  S  ространстве р дом одна с другой (см, фиГе 2), а ке разделены участ каг-и слабого пол , как в прототипе. В результате среднее на  чейке сопротивление з зи становитс  практически разным сопротивлению св зи на

;

53371 d .

г . ,

луче, т.е. возрастает в --sinof ра 

по сравнению с прототипом, где Е/й по условию квазиоптшшости есть большой параметр.

В замедл ющей системе имеетс  воз-, , можность управл ть фазовой скоростью .волны вдоль оси системы и, следова- )Q тельно, повысить КПД прибора, в котором используетс  замед л юща  систе- ;ма. Это достигаетс  путем незначительного изменени  величины Г , УЗ (d, j Л ). Условие (t) устой- f5 чивогр распространени  волны в системе при этом не нарушаетс . Пример конкретной реализации. Заг- едл кнча  система используетс 

дл  усилени  волиы СО -лазера (й- 0 10 мкм) электронным пучком с энер- , гией частиц ТО МэВ ( ,Т 20) . В пространстве, взаимодействи  угол of наклона J:yчeй к оси системы, допуска ющий при минимальном набеге фаз 5 наибольшую ширину луча составл ет гфи

этом ot arccos - З. Апертура

зеркала а 1 см, так что дл  ycTofH чивого распространени  волны в систе 0 ме рассто ни  f,3.j .выбраны t м. Рассто ни  d между центрами зеркал одной группы составл ют ..

2а т-- 20 см. Оптимальна  длина S ixioc

J йространств  взаимодействи  дл  рел тивистских приборов в простейшем слу

, У чае определ етс  как L --, где

- . I . Z - КПД прибора. При характерном дл 

Q приборов такого диапазона КЦЦ Ч она составл ет L 2 м, поэтому количество зеркал в одной группе

N - J 10. Сопротивление св зи сос- таэл ет л  данной замедл к цей систе R - (см), при этом

O

Ej.ij sin 2о( .-.

orbjuj- -2 - в 10 раз превышает

сопротивление св зи дл  прототипа.

п

21

Фиг.1

1819

io

Редактор Т. Шагова

Составитель В. Долматов Техред О.Сопко

Заказ 4350

Тираж 397

ВНИНПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическси предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Корректор Л. Пилипен1(о

Подписиое

Claims (1)

1. ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СВЧ-ПРИБОРОВ, содержащая две группы зеркал, центры которых в каждой группе расположены на одной прямой, при этом прямые, проходящие через центры зеркал каждой группы, параллельных одна дру-ι? гой, а зеркала разных групп оптически связаны, отличающаяся /тем, что, с целью расширения диапазона рабочих длин волн в коротковолновую область путем увеличения сопротивления связи, в систему дополнйтельно введена третья группа зеркал, центры которых расположены на прямой, параллельной прямым, соединяющим центры зеркал первых двух групп, и лежащей вне плоскости, проходящей .через эти прямые, при этом зеркала установлены так, что перпендикуляр, восстановленный из центра каждого зеркала, лежит на биссектрисе угла треугольника, вершины которого расположены в центрах данного зеркала и ближайших по ходу луча предыдущего и последующего по отношению к данному зеркалу зеркал двух других групп, при этом выполнены следующие •выражения:

   d 2 a/sinct, л

   - расстояния между центрами трех соседних по ходу луча зеркал разных групп, м;

   - длина волны, м;

   - расстояние между центрами зеркал одной группы, м;

   - апертура зеркала, м;

   ^Vf

   - угол между направлением хода луча и продольной осью, системы, град;

   - скорость света, м/с;

   - целое числоу фазовая скорость.·

   SU ,.,.1253371 i

   I ·