Запропоновано самоузгоджену математичну модель магнетрона з вторинно-емісійним катодом, що працює на просторовій гармоніці. Модель призначено для дослідження перехідних і стаціонарних процесів. Описано характерні особливості моделювання ефектів просторового заряду, вторинної емісії, нелінійної взаємодії електронів з хвилею. Наведено зразки результатів моделювання, які ілюструють особливості роботи магнетронів на просторовій гармоніці у порівнянні зі звичайними. Описано мультистабільні стани магнетрона та запропоновано механізм їх утворення.

У процесі проектування та розробки приладів М-типу часто виникають проблеми, пов'язані з правильним вибором резонаторної системи. Наведено результати теоретичних досліджень впливу основних конструкційних параметрів на такі важливі характеристики резонаторної системи як зсув частот коливань, розділення між модами коливань і вплив на вищі смуги пропускання. Базуючись на графічному матеріалі, можна визначити вищезгадані характеристики та за їх допомогою оптимізувати резонаторну систему таких приладів.

При эксплуатации и разработке приборов М-типа часто возникают проблемы, связанные с правильным выбором резонаторной системы. Описаны результаты теоретических исследований влияния основных конструкционных параметров на такие важные характеристики резонаторной системы как сдвиг колебаний, разделение между видами колебаний и влияние на высшие полосы пропускания. Основываясь на графическом материале, можно определить вышеупомянутые характеристики и с их помощью оптимизировать резонаторную систему таких приборов.

When operating and developing M-type Devices the problem of the proper choice of the resonant system often arise. Results of theoretical inverstigations of the fundamental construction parameters influense on such inportant resonance perfomamces as frequency shift, mode separation and influence on higher band pass are discussed. Being based on the grafical material one can define the above mentioned characteristics and optimize the resonance system of such devices with their help.

Під час експлуатації приладів М-типу надто часто виникає проблема підвищеного рівня шуму. У статті наведено результати теоретичних досліджень параметрів іонних коливань, обумовлених наявністю залишкової атмосфери у даних приладах. На основі графічного матеріалу можна визначити частотні та амплітудні характеристики таких коливань, а також їх вплив на коливання у робочій смузі частот.

Запропоновано один з шляхів отримання додаткової інформації про неруйнівний контроль за якістю зразка, матеріалів і готових виробів. Додаткова інформація дозволяє попередити найбільш суттєві похибки й отримати недоступні раніше характеристики. Як приклад розглянуто можливість виміру характеристик двошарової діелектричної структури коаксіальним ємнісним датчиком.

Представлен один из вариантов получения дополнительной информации о неразрушающем контроле за качеством образца, материалов и готовых изделий. Дополнительная информация позволяет исключить наиболее существенные погрешности и определить недоступные ранее характеристики. В качестве примера рассмотрена возможность измерения характеристик двухслойной диэлектрической структуры коаксиальным емкостным датчиком.

The most available approach to the additional information derivation as the transmitter responses to a sample position modification is presented. The additional information allows to eliminate the most essential errors and define performance inaccessible before. The possibility to measure performances of two-layer dielectric structure with a coaxial capacitive transmitter is considered an example.

Розроблено частину структури САПР магнетронних приладів, до якої входять моделі для розрахунку гребінчастої, зустрічно-штирьової та сходової сповільнювальних систем. Виконано числовий експеримент, який дозволив розрахувати параметри сповільнювальних систем та їх вплив на процес взаємодії в амплітронному підсилювачі.

Разработана часть структуры САПР магнетронных приборов, включающая модели для расчета гребенчатой, встречно-штыревой и лестничной замедляющих систем. Выполнен численный эксперимент, который позволил рассчитать параметры замедляющих систем и их влияние на процесс взаимодействия в амплитронном усилителе.

A part of CAD structure for magnetron devices, which includes models for calculating the comb-type, interdigitated and ladder-type slowing systems, was calculated. The numerical experiment, allowing to calculate the slowing systems parameters and their influence on the process of interaction in the amplitude amplifier, was carried out.

Розглянуто проблему використання транзисторних високовольтних ключів для керування магнетронами з холодним вторинно-емісійним катодом. Оскільки параметри транзисторів і магнетронів нелінійно залежать від прикладених напруг, у мережах, до складу яких входять ці прилади, в імпульсному режимі роботи можуть виникати перехідні процеси, що спричиняють значні перенапруги. Такі процеси можуть суттєво вплинути на надійність радіопередавача, викликаючи пробій магнетрона й, особливо, високовольтних польових транзисторів. Для підвищення надійності та ефективності магнетронних передавачів розроблено математичну модель транзисторного модулятора для магнетрона з вторинно-емісійним катодом та досліджено динамічні характеристики розробленої моделі. Виділено три режими роботи магнетрона та вироблено рекомендації щодо вибору параметрів схеми модулятора для досягнення оптимального режиму магнетрона. Досліджено вплив паразитних елементів у мережах модулятора на його вихідні характеристики.

Описано засоби експериментальної оцінки геометричної довжини хвилеводного трансформатора опорів. Подано приклади конструктивної побудови трансформуючого елемента виводу енергії, який зменшує його селективність.

Розглянуто результати багаторічних досліджень, що проводилися в навчально-науково-дослідній лабораторії "Електроніка" Харківського державного технічного університету радіоелектроніки, обговорено деякі перспективні напрямки розвитку теорії та практики приладів зі схрещеними полями. Основну увагу приділено удосконаленню теорії нелінійного аналізу, розвитку методології числового (або обчислювального) експерименту та застосуванню цієї методики для дослідження складних електронно-хвильових процесів у різноманітних системах зі схрещеними полями. Наведено приклади практичного використання результатів для розв'язання задач перетворення НВЧ енергії, а також у радіоелектронних системах зв'язку та керування.

Изложены результаты многолетних исследований, проведенных в учебно-научно-исследовательской лаборатории "Электроника" Харьковского государственного технического университета радиоэлектроники, обсуждены некоторые перспективные направления развития теории и практики приборов со скрещенными полями. Основное внимание уделено совершенствованию теории нелинейного анализа, развитию методологии численного (или вычислительного) эксперимента и применению этой методики к исследованию сложных электронно-волновых процессов в различных системах со скрещенными полями. Приведены примеры практического использования полученных результатов для решения задач преобразования СВЧ энергии, а также в радиоэлектронных системах связи и управления.

The results of long-term researches conducted in the research laboratory "Electronics" of the Kharkov Statc Technical University of Radio Electronics are considered, some promising directions of development of the theory and practice of the cross-fields devices are discussed. The main attention is given to perfecting of the nonlinear analysis theory, development of the methodology computing experiment and application of this technique to complicated electronic-wave processes research in various cross-field systems. The examples of practical implementation of the obtained results when solving the microwave energy conversion problems and also in radio electronic communication and control systems are given.

Розглянуто одне з найголовніших питань у галузі електроніки та електродинаміки НВЧ-проектування резонансних систем приладів М-типу із заздалегідь визначеними характеристиками, у тому числі встановлення гранично можливих відхилень (полів допусків) для розмірів сповільнюючої системи. Описано проектування резонансної системи магнетронів із подвійними в'язками та наведено дисперсійні характеристики таких приладів.

Запропоновано аналітичні вирази, які пов'язують верхню межу області існування виду коливань у магнітному полі з параметрами простору взаємодії та коливальної системи магнетрона. Наведено експериментальні результати.

Одним з головних питань, що викликає практичну зацікавленість фахівців у галузі електроніки та електродинаміки НВЧ, є питання адекватного опису фізичних процесів, що мають місце у системах зі схрещеними полями. Дискусійним для систем зі складними граничними умовами є отримання розв'язання рівняння Лапласа для таких систем. Подано опис процесу знаходження розв'язків рівняння Лапласа для визначення розподілу електростатичного потенціалу в системах зі складною геометричною формою.

One of the most important problems, representing practical interest for specialists in the field of UHF elecrtonics and electrodynamics, is the problem of adequate description of physical processes occuring in crossed-field systems. The most difficultproblem is to solve Laplace equation with complex boundary conditions. The process of Laplace equation solution for defining electrostatic contribution potential in the distribution complex geometry systems is discribed here.

Подано теоретичний опис механізмів збудження та підтримки іонних коливань, які існують через наявність залишкової атмосфери в приладах зі схрещеними полями. Оцінено амплітуди та частоти іонно-релаксаційних, іонно-плазмових та іонно-гібридних коливань, а також їхні взаємодії, що дозволяє побудувати низькочастотний вихідний спектр приладів зі схрещеними полями.

Проаналізовано ідею використання в магнетроні режиму взаємодії електронного потоку з вищими просторовими гармоніками високочастотного поля. Запропоновано розрахункову методику оптимізації параметрів резонаторної системи. Показано, що за її оптимальних параметрів магнетрон на вищих просторових гармоніках може конкурувати з магнетроном на нижчих просторових гармоніках не pi-виду.

Перехід у магнетроні від режиму слабких магнітних полів до режиму нижчих просторових гармонік не pi-виду дозволяє у разі рівних інших умов створити більш сприятливі умови для зменшення довжини хвилі. Головним недоліком не pi-подібного магнетрона є обмеження області існування робочого виду коливань у магнітному полі. Показано, що заміна рівнорезонаторної системи на різнорезонаторну зменшує дію високовольтного конкурента і дозволяє принаймні в 1,5 раз підвищити ККД. магнетрона. Менший рівень втрат різнорезонаторної системи відкриває можливість для збільшення радіальних розмірів простору взаємодії, зменшення навантаження на катод і, як наслідок, збільшення довговічності магнетрона.

Приведены основы метода контролируемого анодного окисления ("анодной спектроскопии"), методики его применения, результаты исследований многослойных тонкопленочных структур. Получены и проанализированы профили анодирования структур, сформированных при осаждении пленок Nb и Al электронно-лучевым способом и магнетроном, с формированием барьерного оксида AlOx термическим окислением и в тлеющем разряде магнетрона. Продемонстрировано применение метода для контроля формирования наноструктурированных анодных пленок оксида алюминия. Показана плодотворность метода для экспресс-контроля тонкопленочных технологий.

The base of controlled anodic oxidation method ("anodization spectroscopy"), technics of using, investigation results for multilayered thin film structures are represented. The anodization profiles of structures manufactured by electron beam deposition and magnetron sputtering of Nb and Al films with AlOx barrier formed by thermal and magnetron plasma oxidation. Using of the method for monitoring of nanostructured anodic oxide films on aluminium is demonstrated. Possibilities of the method for express-control of thin film technologies are shown

Досліджено механізми електронно-хвильової взаємодії в багаторезонаторних магнетронах міліметрового діапазону. Проведено порівняння даних, отриманих за допомогою побудованої теоретичної моделі, із результатами експериментальних досліджень низки магнетронів. На основі результатів порівняння зроблено висновок про вірогідний механізм взаємодії електронних потоків та електромагнітних хвиль в експериментальних зразках багаторезонаторних магнетронів міліметрового діапазону в режимі високоорбітного та низькоорбітного дрейфово-орбітальних резонансів.

Исследованы механизмы электронно-волнового взаимодействия в многорезонаторных магнетронах миллиметрового диапазона волн. Проведено сравнение данных, полученных с помощью построенной теоретической модели, с результатами экспериментальных исследований ряда магнетронов. На основе результатов сравнения сделано заключение о вероятном механизме взаимодействия электронных потоков и электромагнитных волн в экспериментальных образцах многорезонаторных магнетронов миллиметрового диапазона в режиме высокоорбитного и низкоорбитного дрейфово-орбитального резонансов

The large-orbit and small-orbit regimes of M-type oscillator in the drift-orbital resonance mode are considered. The theoretical analysis of energy oscillator characteristics is made for each regimes. The comparison between experimental and theoretical data is fulfilled. Deductions concerning electron-wave interaction mechanism in millimeter-band magnetrons are proposed.

Освещены основы теории и проведен радиофизический практикум по технике и электронике СВЧ традиционных электровакуумных резонансных и нерезонансных приборов с длительным и кратковременным взаимодействием. Изложены основы теории электровакуумных приборов. Приведена теория отдельных приборов. Охарактеризованы клистрон, лампы бегущей и обратной волны, генератор дифракционного излучения, магнетрон. Проанализирована периодическая структура типа гребенки и волновода, представлена ее теория.

Розкрито засади теорії електровакуумних НВЧ-приладів. Розглянуто різні підходи та наближення для побудови теорії (не- та лінійні, нестаціонарні). Охарактеризовано принципи дії найбільш поширених електровакуумних приладів, зокрема, пролітного, відбивного та багаторезонаторного клістронів, ламп біжучої та зворотної хвиль О- і М-типу, генераторів дифракційного випромінювання, магнетронів, амплітронів. Описано періодичні системи (гребінку в хвилеводі, спіраль, кільцеву магнетронну структуру), запропоновано класифікацію їх дисперсійних характеристик і наведено розв'язок електродинамічних задач на власні числа та функції.

Раскрыты основы теории электровакуумных CВЧ-приборов. Рассмотрены различные подходы и приближения для построения теории (не- и линейные, нестационарные). Охарактеризованы принципы действия наиболее распространенных электровакуумных приборов, в частности, пролетного, отражательного и многорезонаторного клистронов, ламп бегущей и обратной волн О- и М-типа, генератора дифракционного излучения, магнетрона, амплитрона. Описаны периодические системы: гребенка в волноводе, спираль, кольцевая магнетронная структура, предложена общая классификация их дисперсных характеристик и приведено решение электродинамических задач на собственные числа и функции.

Наведено огляд результатів досліджень, виконаних за останні роки в ІРЕ у галузі нелінійної динаміки найпростішого генератора О-типу з тривалою взаємодією. Проаналізовано різноманітні можливі підходи до опису такого генератора, розглянуто характер руху електронів у пучку та різні можливі способи його опису, досліджено умови м'якого та жорсткого збудження коливань у такому генераторі. Показано, що такий генератор в одномодовому режимі може мати багато стійких станів генерації. Показано, що традиційний опис руху електронів за допомогою ряду за малою безрозмірною амплітудою хвилі є придатним для точного визначення значень кутів прольоту, за яких починаються зони жорсткого збудження, але не придатним для оптимізації приладу за коефіцієнтом корисної дії.

Сделан обзор результатов исследований, проведенных в последние годы в ИРЭ в области нелинейной динамики простейшего генератора О-типа с длительным взаимодействием. Проанализированы разные возможные подходы к описанию такого генератора, рассмотрен характер движения электронов в пучке и различные возможные способы его описания, исследованы условия мягкого и жесткого возбуждения колебаний в таком генераторе. Показано, что такой генератор в одномодовом режиме может иметь много устойчивых состояний генерации. Показано, что традиционное описание движения электронов с помощью ряда по малой безразмерной амплитуде волны пригодно для точного определения значений угла пролета, при которых начинаются зоны жесткого возбуждения, но непригодно для оптимизации прибора по КПД.

This paper presents a review of the results of the studies conducted in the field of non-linear dynamics of the simplest O-type oscillator with long-time interaction at the Institute of Radiophysics and Electronic within recent years. Various possibleapproaches to describing the oscillator are analyzed. The electron beam motion pattern and various possible methods to describe it are considered. Conditions of both soft and hard excitation of the oscillations in the oscillator are studied. It is shown that the oscillator can have a lot of steady states of oscillation at the single mode. The traditional description of the electron motion by means of series in terms of small amplitude appears to be applicable for exact determination of the transient angle value where the intervals of hard excitation begin; however, it turns to be unusable for the efficiency optimization of the device.

Розглянуто різні засоби механічного перестроювання частоти у генераторах типу "клинотрон" міліметрового та субміліметрового диапазонів хвиль. Описано конструкції та наведено характеристики деяких клинотронів з механічним перестроюванням частоти.

Обсуждены различные способы механической перестройки частоты в генераторах типа "клинотрон" миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн. Описаны конструкции и приведены характеристики некоторых клинотронов с механической перестройкой частоты.

The frequency change methods for klynotron-type oscillators of millimeter and submillimetr wave bands arediscussed. The some oscillator designs and the frequency change mechanism are described. The some klynotron experimental characteristics are give.