Описана поперечно-планарная конструкция волноводного транзисторного автогенератора. Предложена методика его расчета. Приведены результаты экспериментальных исследований.

Описан каскадный импульсный когерентный полупроводниковый генератор для спектрометра 8-мм диапазона длин волн с уровнем мощности 15 Вт, синхронизированный непрерывным, стабилизированным по частоте сигналом; режим работы генератора-пачечный с числом импульсов в пачке 2-3, с длительностью импульса 20-100 нс и скважностью THETA >= 2; дополнительный фазовый набег от импульса к импульсу и в пределах импульса не превышает 20°; подавление сигнала в паузе между импульсами более 110 дБ.

Індекс рубрикатора НБУВ: З848-041.7

Рубрики:

Радіопередавальні пристрої (радіопередавачі)

Шифр НБУВ: Ж27665/рад. эл. Пошук видання у каталогах НБУВ 

Побудовано строгі повнохвильові моделі для дисперсійного аналізу тривимірних періодичних сповільнювальних систем з використанням даних про S-матриці окремих елементів. Останні одержано на базі узагальненого методу часткових областей з попереднім пошуком повних хвилевідних базисів для окремих фрагментів сповільнювальної системи. Досліджено характеристики алгоритмів і наведено приклади розрахунку гребінчастих структур, що використовуються у клинотронах.

Построены строгие полноволновые модели для дисперсионного анализа трехмерных периодических замедляющих систем с использованием данных об S-матрицах отдельных элементов. Последние получены на основе обобщенного метода частичных областей с предварительным поиском полных волноводных базисов для отдельных фрагментов замедляющей системы. Исследованы характеристики алгоритмов и даны примеры расчета гребенчатых структур, используемых в клинотронах.

Full-wave models for dispersion analysis of three-dimensional periodic slow-wave structures with use of data about S-matrixes of single elements are built. The latter are obtained on basis of generalized mode matching technique with prior search of the complete waveguide bases for separate fragments of a slow-wave structure. Characteristics of the algorithms are investigated, and examples of calculation of comb structures used in klynotrons are given.

Досліджено особливості нового способу керування частотою автоколивань клінотрона за допомогою спеціального електрода, який розміщено в просторі взаємодії електронного потоку з електромагнітними полями періодичної структури. Характерною особливістю цього способу є швидке керування частотою сигналу на виході генератора без помітних втрат потужності в ланцюзі керування. Доведено, що як сповільнювальну систему такий спосіб повинен використовувати плоскі косі періодичні структури. Показано можливість керування крутизною модуляційної характеристики.

Исследованы особенности нового способа управления частотой автоколебаний клинотрона с помощью специального электрода, расположенного в пространстве взаимодействия электронного потока с полями периодической структуры. Характерной особенностью этого способа является быстрое управление частотой выходного сигнала без заметных затрат мощности в цепи управления. Доказано, что в качестве замедляющей системы такой способ должен использовать плоские косые периодические структуры. Показана возможность управления крутизной модуляционной характеристики.

Features of a new way of management by frequency of self-oscillations of klynotron with the help of the special electrode located in space of interaction of an electronic stream with fields of periodic structure are investigated. Prominent feature of this way is fast management of frequency of a target signal without appreciable expenses of capacity in a circuit of management. It is proved, that as slowing down system such way should use flat slanting periodic structures. The opportunity of management by a steepness of modulation characteristics is shown.

Теоретично досліджено нову фізичну модель процесу взаємодії електронів із ВЧ полем поблизу самої поверхні системи, яка уповільнює електромагнітну хвилю, з урахуванням реального розподілу ВЧ полів. Показано, що взаємодія із поперечним електричним полем спричиняє відбіркове осідання електронів на ламелях гребінки, а у щільових резонаторах відбувається відбір потужності від уже промодульованого за щільністю електронного потоку. Розглянуто повний синхронізм електронів із просторовими гармоніками поля. Показано можливість роботи клінотрона у режимах із дуже великими кутами прольоту електронами щільових резонаторів.

Теоретически исследована новая физическая модель процесса взаимодействия электронов с ВЧ полем вблизи самой поверхности замедляющей системы с учетом реального распределения ВЧ полей. Показано, что взаимодействие с поперечным электрическим полем вызывает избирательное оседание электронов на ламелях гребенки, а в щелевых резонаторах происходит отбор мощности от уже промодулированного по плотности электронного потока. Объяснен экспериментально наблюдаемый в клинотронах почти полный синхронизм электронов с пространственной гармоникой поля. Показана возможность работы клинотрона в режимах с очень большими углами пролета электронами щелевых резонаторов.

A new physical model of the electrons interaction with the HF field close to the surface of the slow wave structure is investigated theoretically with regard to the real HF field distribution. It is demonstrated that the electron interaction with the transversal electrical field induces the selective settling of the electrons on the comb lamellas, and the power is then taken away from the modulated electron flow in the comb slot resonators. The near-perfect electron synchronism with a spatial harmonic wave, which is observed experimentally, is explained. The possibility of the klynotron operation with large transit phase angles is demonstrated.

Індекс рубрикатора НБУВ: З848-041.7-01

Рубрики:

Радіопередавальні пристрої (радіопередавачі)

Шифр НБУВ: Ж69398 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Осуществлен конструкторский синтез и проведены экспериментальные исследования двухдиодного генераторного модуля на диодах Ганна сантиметрового диапазона длин волн, включающего стабилизирующий опорный цилиндрический резонатор. Путем введения диодов в различные режимы работы - с подавлением и с задержкой доменов - удается удерживать режим захвата частоты опорным резонатором даже при значительном уходе питающего напряжения.

Design synthesis and experimental researches of two-diodes generating module on Gunn-diodes of a centimetric range, including the stable reference cylindrical resonator, are carried out. By introduction of diodes in various operating modes - with suppression and with a delay of domains - it is possible to keep a mode of capture of frequency by the reference resonator even at significant supply voltage fluctuation.

Висвітлено результати експериментальних досліджень декількох шляхів збудження шумових коливань на ЛЗХ-клінотроні у міліметровому діапазоні радіохвиль. Наведено електричні режими та характеристики шумових сигналів залежно від ряду параметрів коливальних систем. Проведено порівняльний аналіз спектральних характеристик розроблених макетів у міліметровому діапазоні.

Описаны результаты экспериментальных исследований нескольких способов возбуждения шумовых колебаний на ЛОВ-клинотроне в миллиметровом диапазоне радиоволн. Приведены электрические режимы и характеристики шумовых сигналов в зависимости от ряда параметров колебательных систем. Проведен сравнительный анализ спектральных характеристик разработанных макетов в миллиметровом диапазоне.

The experimental results of different ways of an excitation of noise radiation in BWT-Clinotron in mm range are described in this paper. The electrical regimes and characteristics of noise radiation depending on several parameters of oscillating system are given. There is comparative analysis of spectral characteristics of developed devices in millimeter wave range.

Індекс рубрикатора НБУВ: З848-041.7

Рубрики:

Радіопередавальні пристрої (радіопередавачі)

Шифр НБУВ: Ж69398 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Стисло подано результати створення вакумних широкодіапазонних генераторів електромагнітних хвиль в міліметровому діапазоні електромагнітного спектра та з дослідження ефекта підвищення енергообміну електронного потоку з сповільненою хвилею, у разі його нахилу на поверхню періодичної структури. Ці дослідження було започатковано в Інституті радіофізики та електроніки Академії наук України ще у 1956 р. Зазначено про резонансний вплив цих досліджень на роботи, що проведено в інших інститутах, в яких розроблено генератори інших типів, а також особливості збудження електромагнітного випромінювання у випадках, коли потік електронів падає під кутами, що повзають, не лише на порверхню періодичної структури, але і на гладкі або шорсткі поверхні у разі збудження перехідного випромінювання. Подано характеристики створених клінотронів і результати їх малосерійного виробництва, які забезпечили радіофізичні дослідження спеціалістів, що займалися розробкою електронної та радіотехнічної апаратури.

Кратко представлены результаты по созданию вакуумных широкодиапазонных генераторов электромагнитных волн в миллиметровом диапазоне электромагнитного спектра и по исследованию эффекта повышения энергообмена электронного потока с замедленной волной при его наклоне на поверхность периодической структуры. Эти исследования были начаты в Институте радиофизики и электроники Академии наук Украины в 1956 году. Рассмотрено на резонансное влияние этих исследований на работы, проводимые в других институтах при разработке генераторов других типов. Освещены особенности возбуждения электромагнитного излучения при падении электронного потока под скользящими углами не только на поверхность периодических структур, но также на гладкие и шероховатые металлические поверхности при возбуждении переходного излучения. Приведены характеристики разработанных клинотронов и результаты их мелкосерийного производства, обеспечивающих радиофизические исследования и разработку электронной и радиотехнической аппаратуры.

The paper outlines the results on both creation of vacuum broad-bend oscillators in millimeter wavelength range of electromagnetic spectrum and study of increasing effect of energy-exchange between electron stream and slow wave when inclining the stream with respect to a surface of periodic structure. These works were started at the Institute of Radiophysics and Electronics, National Academy of Sciences of Ukraine, in 1956. Resonant influence of these studies upon the works, carried out at other institutes on developed other types of oscillators, has been pointed out. Peculiarities of electromagnetic radiation exciting at grazing incidence of electron stream not only on a surface of periodic structures but also on smooth and rough surfaces at excitation of transition radiation are underlined. The work presents both characteristics of the developed clinotrons and results of small-batch production of them, which provided for radiophysical investigation and development of electronic and radioengineering technology.

Описано фізичні принципи побудови вакуумних джерел електромагнітних коливань безперервної дії, які випромінюють НВЧ енергію одночасно на декількох несучих частотах у міліметровому діапазоні. Розглянуто питання узгодження генератора з навантаженням, керування рівнем вихідної потужності та частоти, розрахунок дисперсійних залежностей і використання резонансних ефектів у періодичних структурах, а також фокусування електронних пучків у неоднорідному магнітному полі. Наведено частотні характеристики та вихідні параметри приладів.

Описаны физические принципы построения вакуумных источников электромагнитных колебаний непрерывного действия, излучающие СВЧ энергию одновременно на нескольких несущих частотах в миллиметровом диапазоне. Рассмотрены вопросы согласования генератора с нагрузкой, управления уровнем выходной мощности и частотой, расчёта дисперсионных зависимостей и использования резонансных эффектов в периодических структурах, а также фокусировки электронных пучков в неоднородном магнитном поле. Приведены частотные характеристики и выходные параметры приборов.

The description of physical principles for a design of vacuum continuous electromagnetic sources radiating UHF energy simultaneously on several frequencies in millimeter wave range is presented in this paper. The problems of oscillator-load matching, output power level and frequency control, dispersive dependence calculations, the application of resonance effect in periodic structures and also electron beam focusing in no homogeneous magnetic field are discussed. There are frequency characteristics and output parameters of devices.

З метою вивчення обміну енергією між електронним пучком і високочастотним полем у клінотроні розглянуто рух однорідного на початку електронного пучка у повздовжньому електричному полі уповільненої електромагнітної хвилі з амплітудою, що експоненціально наростає вздовж траєкторії електрона. Приведено порівняння розв'язків: одержаних числовим шляхом та аналітичним методом збуджень за малою амплітудою у шостому наближенні. Показано, що похибка наближеного розв'язку мала за невеликих значень кута прольоту та катастрофічно наростає, починаючи з деякого його значення. Стисло розглянуто природу "клінотронного ефекту".

С целью изучения обмена энергией между электронным пучком и высокочастотным полем в клинотроне рассмотрено движение первоначально однородного электронного пучка в продольном электрическом поле замедленной электромагнитной волны с амплитудой, экспоненциально нарастающей вдоль траектории электрона. Проведено сравнение решений: полученных численно и аналитическим методом возмущений по малой амплитуде в шестом приближении. Показано, что погрешность приближённого решения мала при небольших значениях угла пролёта и катастрофически нарастает, начиная с некоторого его значения. Кратко обсуждена природа "клинотронного эффекта".

In order to explore the energy exchange between an electron beam and the HF-field in a klynotron an analysis is made of an originally homogeneous electron beam motion in the longitudinal electric field of a slow electromagnetic wave where an amplitudegrows exponentially along the electron trajectory. A comparison is made of the solutions found numerically and analytically by the perturbation method in terms of a small amplitude at the sixth approximation. An error of the approximate solution is shown to be insignificant at small transit angle values, and dramatically increases starting with its certain value. The "klynotron effect" is briefly discussed.

Ключ. слова: пучок, магнитное поле, винтовая траектория
Індекс рубрикатора НБУВ: З848-041.7-01

Рубрики:

Радіопередавальні пристрої (радіопередавачі)

Шифр НБУВ: Ж69398 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проведено огляд теоретичних результатів з розвитку самоузгодженої нелінійної теорії клінотрона. Надано розв'язок математичної моделі клінотрона, розглянуто умови збудження коливань та стаціонарний режим коливань з урахуванням впливу просторового заряду та температурних ефектів. Проаналізовано потенційні можливості клінотрона з точки зору подальшого підвищення робочої частоти та вихідної потужності.

Проведен обзор теоретических результатов по развитию самосогласованной нелинейной теории клинотрона. Приведено решение математической модели клинотрона, рассмотрены условия возбуждения колебаний и стационарный режим колебаний с учетом влияния поля пространственного заряда и температурных эффектов. Проанализированы потенциальные возможности клинотрона с точки зрения дальнейшего повышения рабочей частоты и выходной мощности.

A review of theoretical results on the development of a self-consistent nonlinear theory of the clinotron is presented. A mathematical model of the clinotron is described, conditions of the self excitation of oscillations and the steady-state mode of oscillations are considered by taking into account space charge and temperature effects. Potentials of the clinotron for the further increase of the operating frequency and the output power are analyzed.

Індекс рубрикатора НБУВ: З848-041.7

Рубрики:

Радіопередавальні пристрої (радіопередавачі)

Шифр НБУВ: Ж69398 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Спостережено у відкритих резонаторах генераторів водночас з модами, що мають одну синфазну пляму поля, випадки збудження вищих мод, які створюють декілька плям поля уздовж руху електронного потоку. Електронний потік, що пролітаєчерез такий ланцюжок варіацій поля, розшаровується за швидкостями з утворенням множини мод просторового заряду. Показано, що розпад електронного потоку на множини одночасно присутніх мод просторового заряду може призводити до підвищення стабільності частоти генератора в одних випадках, в інших - до збудження генератора в багаточастотному режимі. Встановлений зв'язок стабільності частоти генератора зі стабільністю розладу між швидкістю електронів і фазовою швидкістю синхронної хвилі.

В открытых резонаторах исследуемых генераторов наряду с модами, имеющими одно синфазное пятно поля, наблюдаются случаи возбуждения высших мод, которые создают несколько пятен поля вдоль движения электронного потока. Электронный поток, пролетающий через такую цепочку вариаций поля, расслаивается по скоростям с образованием множества мод пространственного заряда. Показано, что распад электронного потока на множество одновременно существующих мод пространственного заряда может приводить к повышению стабильности частоты генератора в одних случаях, в других - к возбуждению генератора в многочастотном режиме. Установлена связь стабильности частоты генератора со стабильностью расстройки между скоростью электронов и фазовой скоростью синхронной волны.

In the open resonators of the explored generators along with modes having one synphase spot of the field, there are observed the occurrence of excitation of higher modes which create a few sport of the field along movement of electronic beam. Electronic beam flying through such chainlet of variations of the field exfoliates on speeds with formation of set of modes of space-charge. It is shown, that disintegration of electronic beam on the set simultaneously of existent modes of space-charge can result in the increase of stability of frequency of generator in one case, in other - to excitation of generator in the multifrequency mode. Communication of stability of frequency of generator with stability of disordering between velocity of electrons and phase velocity of synchronous wave is set.

Числовим методом досліджено електродинамічні характеристики пристрою виводу енергії з клінотрона. Наведено результати розрахунків параметрів матриці розсіювання для моделі внутрішньої (вакуумної) частини клінотрона, проведено порівняння з експериментальними даними.

Численным методом исследованы электродинамические характеристики устройства вывода энергии из клинотрона. Представлены результаты расчета параметров матрицы рассеяния для модели внутренней (вакуумной) части клинотрона, проведено сравнение с экспериментальными данными.

Numerical simulation has been applied to analyze electrodynamics characteristics of a power output unit in a clinotron generator. Parameters of the scattering matrix have been calculated for a model internal (vacuum) part of the clinotron, with the results compared with experimental data.

Розглянуто питання оптимізації конструкцій частотно стабілізованих малогабаритних генераторів 8-міліметрового діапазону хвиль на лавинно-прольотних діодах, що задовольняють вимогам стійкості НВЧ-параметрів до жорстких кліматичних і механічних впливів. Обговорено технічні рішення, що прискорюють процес настроювання генераторів і випробування на стійкість під час зовнішніх кліматичних впливах у процесі серійного промислового виробництва. Наведено характеристики й параметри розроблених генераторів.

Рассмотрены вопросы оптимизации конструкций частотно-стабилизированных малогабаритных генераторов 8-миллиметрового диапазона волн на лавинно-пролетных диодах, удовлетворяющих требованиям устойчивости СВЧ-параметров к жестким климатическим и механическим воздействиям. Обсуждены технические решения, ускоряющие процесс настройки генераторов, испытание генераторов на устойчивость при внешних климатических воздействиях в процессе серийного промышленного производства. Приведены характеристики и параметры разработанных генераторов.

The optimization of frequency stabilized miniature MM-wave IMPATT oscillators is considered. Stability of oscillator RF characteristics under hard climatic and mechanical influences is shown. Technical decisions enable to accelerate the oscillator tuning process, and improving frequency stability under hard climatic influences are concerned. Test results of those oscillators in the process of mass production are given.

Ключ. слова: автодин, автодинный генератор, регистрация автодинного сигнала, цепи питания СВЧ
Індекс рубрикатора НБУВ: З848-041.7

Рубрики:

Радіопередавальні пристрої (радіопередавачі)

Шифр НБУВ: Ж100091 Пошук видання у каталогах НБУВ