SU1709428A1 - Магникон - Google Patents

Abstract

1. МАГНИКОН, содержащий соосно расположенные источник ускоренных электродов, электродинамическую систему с отверсти ми дл  пролета электронов, включающую устройства круговой развертки и отбора энергии, коллектор и устройство дл  создани  продольного магнитного пол  в области электродинамической системы, отличающийс  тем. что. с целью увеличени  мощности и КП1Д, в качестве устройства дл  создани  продольного магнитного пол  использовано устройство дл  создани  однородного продольного магнитного пол , а электродинамическа  система содержит по крайней мере систему типа цепочки св занных резонаторов с бегущей по азимуту волной Е 110 или Е 210 типов.2.Магникон по п,1, отличаю щи и с   тем. что устройство круговой развертки содержит входной и промежуточный резонаторы, при этом выполнено условиеВ=2Е.а,,где В - индукци  однородного продольного магнитного ПОЛЯ, Тл;

Description

Изобретение относитс  к мощным электровакуум41ым приборам СВЧ и может быть использовано дл  получени  больших сред

них и импульсных уровней мощности в дециметровом и сантиметровом диапазонах длин волн при высоком КПД.

Целью изобретени   вл етс  увеличение высокочастотной мощности и повышение рабочей частоты магникона.

На фиг.1 и 2 показаны конструктивные схемы магниконов,

Магникон содержит источник 1 ускоренных электронов, электродинамическую систему, включающую устройство круговой развертки, состо щей из резонатора 2 развертки и пассивного резонатора 3, и выходное устройство отбора энергии с шайбами 5 и диафрагмами 6, выводы энергии 7, устройство дл  создани  продольного магнитного пол  - соленоид 8, питаемый источником 9 тока, коллектор 10.

Устройство круговой развертки св зано с продольным магнитным полем соотношением

.«,

где В - индукци  продольного магнитного пол ,.Тл; .

(I) - кругова  частота колебаний в резонаторах , рад О ;

е,т - зар д и масса электрона, Кл, кг.

Устройство работает следующим образом .

Электронный пучок, сформированный и ускоренный в источнике 1, отклон етс  системой круговой развертки. Электроны пучка на выходе пассивного резонатора 3 имеют поперечнуюскорость, сравнимую с их полной скоростью,и далее, двига сь по винтовой траектории, параметры которой определ ютс  величиной посто нного пол  и составл ющими полной скорости, попадают в выходной резонатор. Выходное устройство отбора энергии представл ет резонансную структуру в виде цепочки св занных резонаторов, образованиых шайбами и диафрагмами, рассто ние между которыми равно примерно Дп Л/2 , где

-отношение продольной составл V

ющей скорости электронов к скорости све та; А - рабоча  длина волны. Поперечные размеры выбраны так, что в. каждом резонаторе возбуждаетс  бегуща  по азимуту волна с поперечной магнитной составл ющей (т.е. распределени  в области движени  частиц соответствует распределению Е110 типа ), фаза которой отличаетс  от фазы волны в соседнем резонаторе на   .В таком выходном устройстве за счет переключени  фазы в соседних резонаторах ( чейках) осуществл етс  синхронное длительное взаимодействие , поперечна  скорость частиц уменьшаетс  и их движение представл ет спираль уменьшающегос  диаметра. После

торможени  в выходном резонаторе электроны попадают в коллектор 10. СВЧ-мощность выходного резонатора выводитс  с помощью вывода энергии 7 (направленного

ответвител ). Дл  облегчени  работы выводных устройство их может быть несколько.

Этот же принцип работы прибора (т.е. полное магнитное сопровождение) может быть реализован, если выходной резонатор

выполнить в виде одиночного резонатора, имеющего размеры, необходимые дл  возбуждени  в нем колебаний типа Е210 на частоте в два раза выше, чем частота развертки . Синхронное воздействие злектронов с электромагнитной волной в таком резонаторе при том же поле сопровождени  достигаетс  в режиме удвоени  частоты, так как переключение фазы в нужный момент времени осуществл етс  за счет квадрупольного азимутального распределени  полей .

Получение высокого КПД в магниконе

требует отклонени  частиц на угол, близкий

к 90°. Получение таких углов отклонени 

сопр жено с необходимостью получени  больших полей в пассивном резонаторе (последнем по ходу пучка), так как именно в нем происходит отклонение на большие углы. По этой причине, в основном, уменьшаютс 

мощность и КПД при стремлении увеличить рабочую частоту прибора. Значительно продвинутьс  в сторону высоких частот (3--30 ГГц) позвол т применение в качестве пассивного резонатора цепочки одинаковых

св занных резонаторов, имеющих размеры, необходимые дл  возбуждени  в них бегущей по азимуту волны, с распределением типа Е110 и фазовой скоростью вдоль цепочки резонаторов, близкой к продольной

составл ющей скорости электронов. В такой отклон ющей структуре амплитуды полей в резонаторных  чейках практически равны, а фазы в соседних могут отличатьс  на л, Поэтому в таком пассивном резонаторе электроны в каждой  чейке, отклон ютс  на Да ,.

«

Да

п

где а- полное отклонение (отклонение на выходе из пассивного резонатора): п - количество  чеек в структуре. Возможны различные модификации предлагаемых приборов, например магнйкон , в котором пассивный и выходной резонаторы представл ют цепочки св занных резонаторов, помещенных в соленоид, который может быть и секционированным, выходной резонатор может иметь один или несколько выводов энергии.

Предлагаемые магниконы могут быть использованы дл  ВЧ-питани  ускор ющих резонаторов накопительных колец, сильноточных ускорителей и других потребителей непрерывной СВЧ-мощности или импульсной . Аналитические и численные расчеты электронно-оптического тракта и взаимодействие электронов пучка с электромагнитными пол ми показали возможность получени  5 МВт в непрерывном режиме при высоком КПД в диапазоне длин йолн

вплоть до 10-20 см, импульсной мощности до 500-1000 МВт в диапазоне длин волн 3-5 см, Высокие параметры обеспечиваютс  полным магнитным сопровождением и распределенным взаимодействием при развертке пучка. Это дает возможность, во-первых, увеличить ток прибора, а во-вторых , существенно уменьшает направленность электрического пол , а следовательно, и удельные тепловые нагрузки в пассивном резонаторе.

Claims (5)

1. (54X57) 1. МАГНИКОН, содержащий соосно расположенные источник ускоренных электродов. электродинамическую систему с отверстиями для пролета электронов, включающую устройства круговой развертки и отбора энергии, коллектор и устройство для создания продольного магнитного поля в области электродинамической системы, о тличающийся тем, что. с целью увеличения мощности и КПД, в качестве устройства для создания продольного магнитного поля использовано устройство для создания однородного продольного магнитного поля, а электродинамическая система содержит по крайней мере систему типа цепочки связанных резонаторов с бегущей по азимуту волной Е 110 или Е 210 типов.
2. 2. Магникон по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что устройство круговой развертки содержит входной и промежуточный резонаторы, при этом выполнено условие

   В = 2—-ф, е где В - индукция однородного продольного магнитного поля, Тл;

   ω — круговая частота колебаний в резонаторах, рад/с;

   е,т - заряд и масса электрона, Кл, кг.
3. 3. Магникон по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и- й с я тем, что устройство отбора энергии выполнено в виде цепочки связанных резонаторов с бегущей по азимуту волной Е 110 / или Е 210 типов.
4. 4. Магникон по пп.1 и 2, о т л и ч а ющий с я тем, что промежуточный резонатор выполнен в виде цепочки Связанных резонаторов с бегущей по азимуту волной Е 110, а устройство отбора энергии выполнено в виде цилиндрического резонатора с бегущей по азимуту волной Е 210 с частотой, равной удвоенной частоте входного сигнала.
5. 5. Магникон по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения режима генерации и упрощения конструкции, устройства круговой развертки и отбора энергии выполнены в виде единой системы типа цепочки связанных резонаторов с бегущей по азимуту волной Е 110 типа, при этом выполнено условие

   В>2 —·ω.

   е

   SLL<..> :709428 А1