Розглянуто (теоретично й експериментально) електронно-хвильовий механізм перетворення енергії електроного потоку у випромінювання Сміта - Парселла в нерелятивістських пристроях типу генератор дифракційного випромінювання (ГДВ). В наближенні заданого падаючого на відбивну гратку ("гребінку") електромагнітного поля вперше одержано та проаналізовано діаграми спрямованості випромінювання Сміта - Парселла (дифракційного випромінювання (ДВ). Показано, що структура та вид (форма) діаграми спрямованості випромінювання переважно визначаються динамічними параметрами електронного потоку (ЕП), якій створюється в процесі взаємодії ЕП з полем поверхневої дифракційної гармоніки гратки. Збудження випромінювння пояснюється електронно-хвильовим механізмом перетворення поля поверхневої дифракційної гармоніки гратки в просторову гармоніку об'ємної хвилі ДВ. Побудовано рівняння збудження ДВ відкритого резонатора (ВР) ГДВ; проаналізовано рішення цього рівняння в лінійному наближенні. Одержані результати пояснюють низку явищ, виявленних в експерименті, зокрема, поглинання та підсилення електромагнітного коливання в ГДВ, биття коливань, збуджуваних у ВР ГДВ і НВЧ сигналом від стороннього джерела.

Рассмотрен (теоретически и экспериментально) электронно-волновой механизм преобразования энергии электронного потока в излучение Смита - Парселла в нерелятивистских приборах типа генератор дифракционного излучения (ГДИ). В рамках заданного падающего на отражательную решетку ("гребенку") электромагнитного поля впервые определены и проанализированы диаграммы направленности излучения Смита - Парселла (дифракционного излучения (ДИ). Показано, что структура и вид (форма) диаграммы направленности излучения преимущественно определяются динамическими параметрами электронного потока (ЭП), который образуется в процессе взаимодействия ЭП с полем поверхностной дифракционной гармоники решетки. Возбуждение излучения объясняется электронно-волновым механизмом преобразования поля поверхностной дифракционной гармоники решетки в пространственную гармонику объемной волны ДИ. Построено уравнение возбуждения ДИ открытого резонатора (ОР) ГДИ; проанализировано решение этого уравнения в линейном приближении. Полученные результаты объясняют ряд явлений, обнаруженных в эксперименте, в частности, поглощение и усиление электромагнитного колебания в ГДИ, биение колебаний, возбуждаемых в ОР ДИ и СВЧ сигналом от внешнего источника.

The electron-wave mechanism of electron beam energy transformation into Smith - Purcell radiation in non-relativistic DRO type devices has been considered theoretically and experimentally. In the context of preset incident on reflecting grating electromagnetic field the directional pattern of Smith-Purcell radiation has been defined and analyzed. It is shown that directional pattern form primarily defined by dynamic parameters of electron beam (EB) which is formed by interaction of EB with grating surface diffraction harmonic field. Radiation excitation is explained by electron-wave mechanism of transformation of grating surface diffraction harmonic into space harmonic of diffraction radiation (DR). The equation of DRO open resonator excitation was constructed; solutions of the equation have been analyzed in linear approximation. The obtained results explain series of facts are visualized in experiment, specifically, the attenuation, amplification and beating of DRO oscillation.

Теоретически и экспериментально исследовано влияние плазменных волн пространственного заряда на диаграммы направленности излучения модулированного электронного потока, движущегося вблизи однородной дифракционной решетки ограниченной длины (излучение Смита - Парселла).

Розвинуто лінійну самоузгоджену теорію підсилювача на ефекті Сміта - Парселла, що враховує вплив метало-діелектричного шару та товщини електронного потоку за умов збудження коливань у відкритому хвилеводі. Одержано та проаналізовано дисперсне рівняння системи у довгохвилевому наближенні.

В рамках теории малого сигнала рассмотрено усиление высокочастотных колебаний в распределенной полупроводниковой структуре на эффекте Смита - Парселла. Плазма в полупроводнике рассмотрена в квазигидродинамическом приближении. Получено характеристическое уравнение и проведено его численное решение для образца арсенида галлия.

У межах теорії малого сигналу досдіджено підсилення високочастотних коливань у розподіленій напівпровідниковій структурі на ефекті Сміта-Парселла. Плазму у напівпровіднику розглянуто у квазігідродинамічному наближенні. Одержано характеристичне рівняння та проведено його числовий розв'язок.

Вивчено особливості прояву аномального дифракційного випромінювання (АДВ) у планарній резонансній структурі з металодіелектричною граткою. У наближенні заданого струму, для строгої математичної постановки, одержано систему лінійних рівнянь і її аналітичне рішення в довгохвильовому наближенні, що дозволяють при довільних параметрах структури провести порівняльний аналіз характеристик АДВ з іншими видами випромінювань, збуджуваних електронним потоком у металодіелектричній гратці. Вказано можливості практичного використання АДВ для мікромініатюризації приладів і пристроїв дифракційної електроніки.

Теоретически исследовано влияние поля излучения Смита-Парселла (ИСП) на электронный поток (ЭП) в приборах типа генератора дифракционного излучения (ГДИ). Показано, что действие поля ИСП на ЭП приводит к "радиационному" торможению электронного потока и последующему изменению диаграммы направленности излучения, мощности взаимодействия ЭП и других характеристик ГДИ.

Рассмотрена теория колебания в генераторах дифракционного излучения (ГДИ) с открытым резонатором (ОР), имеющим в спектре основную и высшую моды, близкие по собственным частотам. Исследованы стационарные и переходные режимы. Получены решения, описывающие устойчивый режим двухмодовой генерации при взаимодействии электронного потока (ЭП) с основной и высшей модами. Физические особенности взаимодействия ЭП потока с полем мод ОР ГДИ проанализированы с помощью фазового портрета ансамбля крупных частиц. Полученные результаты сравнены с экспериментом.

Рассмотрена задача о возбуждении электронным потоком резонатора поверхностной волны, который является электродинамической структурой резонансной лампы обратной волны и клинотрона. Проведен анализ взаимодействия электронов с полем резонатора при конкуренции мод.

Представлены результаты по возбуждению электромагнитных колебаний на частоте 8 ГГц в мазере на циклотронном резонансе с ускоряющим напряжением 2,2 кВ. Дано описание магнетронно-инжекторной пушки, формирующей поливинтовой электронный пучок с питч-фактором 2, магнитной системы с участком адиабатически нарастающего поля в области катод - резонатор и спадающего поля в коллекторной части. Приведены зависимости зон генерации на ТЕ11q модах от величины магнитного поля и электрических параметров.