Предложена математическая модель системы газодинамического управления током газоразрядной электронной пушки. Исследовано влияние параметров пушки, систем откачки и напуска рабочего газа на характеристики процесса автоматического управления током пушки.

Встановлено, що зміна конфігурації поверхні торців котушки Гельмгольца з плоскої на еліпсоїдальну призводить до підвищення індукції магнітного поля та степеня його однорідності у робочому проміжку системи. Для розрахунку полів запропоновано модифікацію методу ниткоподібних струмів. Проведено аналіз структури полів у різноманітних варіантах котушок Гельмгольца.

Предложен алгоритм численного анализа статических характеристик пучков для аксиально-симметричных электронно-оптических систем произвольной конфигурации. В сравнении с экспериментальными данными показано, что разработанный алгоритм позволяет с достаточной степенью точности провести оценку характеристик электронного пучка и оптимальных режимов работы исследуемой трехэлектродной пушки.

В работе, посвященной автофазным лампам бегущей волны с азимутально-несимметричной волной (АЛБВ-Н) с большим фокусирующим магнитным полем и с переменной фазовой скоростью, предложена АЛБВ на базе группирователя со 100 % захватом электронов в сгустки, в которой получен электронный кпд более 96 %. Основным недостатком такой АЛБВ-Н является низкий погонный коэффициент усиления из-за большой длины автофазного участка прибора. При помощи решения вариационной задачи на базе приближенной аналитической нелинейной теории АЛБВ проведена оптимизация погонного усиления лампы профилированием параметра несинхронности b(x). Определен закон изменения b(x), позволяющий сократить длину автофазного участка. Проведенные расчеты показали, что увеличение погонного усиления достигнуто с сохранением высоких значений электронного кпд.

Предложена конструкция многолучевой АЛБВ с применением режима захвата электронных сгустков полем электромагнитной волны. Построена упрощенная адиабатическая нелинейная теория многолучевой автофазной ЛБВ с повышенным значением электронного кпд. В основу уравнений положен принцип адиабатического изменения фазовой скорости волны в замедляющей системе АЛБВ на автофазном участке, что позволило получить аналитическое решение для описания нелинейного режима, которое можно использовать для эскизного проектирования такого прибора, что достигнуто применением безразмерных параметров Пирса. На основании рассмотренной теории проведены анализ устойчивости захвата электронных сгустков полем электромагнитной волны при изменении фазовой скорости замедляющей системы и оценка параметров захваченных сгустков для получения эффективного преобразования энергии многолучевого электронного потока в энергию высокочастотного электромагнитного поля бегущей волны. Получена зависимость отношения эквивалентного поля к амплитуде бегущей волны от фазовой ширины захваченного сгустка осцилляторов.

Предложена методика построения приближенных аналитических решений нелинейной задачи в теории приборов лампы бегущей и обратной волны типа М (ЛБВМ) с использованием асимптотических оценок интегральных членов уравнений для амплитуды ВЧ-поля и метода "встречных" разложений. Метод развит применительно к приборам типа ЛБВМ с учетом омических потерь ВЧ-мощности и изменения кинетической энергии электронов в процессе взаимодействия. Точность методики составляет 5 - 10 % на различных участках дистанционной кривой распределения амплитуды ВЧ-сигнала. Существенный интерес представляет аналитическое исследование с помощью предложенной методики умножительных свойств лучевых приборов M-типа. Подтверждена возможность создания односекционного умножителя на ЛБВМ с высокой эффективностью преобразования ВЧ-энергии.

На базе аналитической нелинейной теории автофазной многолучевой лампы бегущей волны (ЛБВ) проведен учет влияния объемного заряда на устойчивость захвата электронных сгустков во всех лучах прибора. Полученные адиабатические и неадиабатические условия устойчивости пакетов осцилляторов позволили показать, что учет объемного заряда приводит к появлению нижней границы амплитуды бегущей волны в замедляющей системе, выше которой существует захват пакетов осцилляторов во всех лучах многолучевой автофазной лампы бегущей волны.

На базі аналітичної нелінійної теорії автофазної багатопроменевої ЛБХ проведено облік впливу об'ємного заряду на стійкість захоплення електронних згустків у всіх променях приладу. Одержані адіабатичні та неадіабатичні умови стійкості пакетів осциляторів дозволили показати, що облік об'ємного заряду призводить до появи нижньої межі амплітуди біжучої хвилі у сповільнювальній системі, вище якої існує захоплення пакетів осциляторів у всіх променях багатопроменевої автофазной лампи біжучої хвилі.

On the basis of the analytical non-linear theory of the autophase multibeam TWT the calculation is carried out for the influence of volume charge on stability of electronic bunches capture in all rays of the instrument. The received adiabatic and nonadiabatic stability conditions of oscillators packets have allowed to show that the registration of a volume charge leads to appearance of the lower bound of traveling wave amplitude in SWS above which there is a capture of packets of oscillators in all rays of multibeam autophase TWT.

Проведено численное исследование основных характеристик автофазной многолучевой лампы бегущей волны (АМЛБВ)с переменной фазовой скоростью, группирующий участок замедляющей системы которой содержит одну секцию с пониженным значением сопротивления связи. Выполнена экспериментальная верификация численной нелинейной модели АМЛБВ, подтверждающая адекватность описания взаимодействия электронного потока с электромагнитной волной в таком приборе.

Уперше запропоновано числову нелінійну модель автофазної багатопроменевої лампи біжучої хвилі (ЛБХ), на основі якої показано можливість істотного підвищення ефективності приладу, його електронного к. к. д., за умов використання одного або декількох ділянок зі зниженим опором зв'язку в групувателі сповільнювальної системи. На основі аналітичної нелінійної моделі багатопроменевої автофазної ЛБХ уперше описано процеси взаємодії електронних потоків з електромагнітним полем в автофазному режимі та наведено їх фізичну інтерпретацію. Для багатопроменевої автофазної ЛБХ зі змінною фазовою швидкістю знайдена і досліджена можливість оптимізації автофазного механізму перетворення енергії, охарактеризовано умови профілювання фазової швидкості для одержання максимального значення погонного коефіцієнта підсилення приладу. Показано, що зменшення розмірів згустку осциляторів одночасно супроводжується зміщенням його центру в бік гальмівної фази підсилювальної хвилі, а також встановлено стійкість захвачених хвилею згустків осциляторів з урахуванням поля об'ємного заряду, що дозволяє оптимізувати режими роботи і конструкції розглянутих модифікацій автофазних ЛБХ. Розроблено аналітичну модель автофазної ЛБХ із азимутально-несиметричною хвилею з підвищеним фокусувальним магнітним полем.

Получены формулы для расчета действительной и мнимой частей комплексного коэффициента редукции для цилиндрического потока электронов с экспоненциально изменяющейся амплитудой переменной составляющей тока в лампе бегущей волны (ЛБВ). Показано, что учет мнимой части коэффициента редукции для линейного режима работы ЛБВ может изменить расчетную величину объемного заряда в 1,5 - 2 раза, что в свою очередь достаточно сильно влияет на формирование начальных условий нелинейного режима, а затем и на выходные характеристики ЛБВ.

Одержано формули для обчислення дійсної та уявної частин комплексного коефіцієнта редукції для циліндричного потоку електронів з експоненціально змінюваною амплітудою змінної складової струму в лампі біжучої хвилі (ЛБХ). Показано, що врахування уявної частини коефіцієнта редукції для лінійного режиму роботи ЛБХ може змінювати розрахункову величину об'ємного заряду у 1,5 - 2 раза, що у свою чергу значно впливає на формування початкових умов нелінійного режиму, а згодом і на вихідні характеристики ЛБХ.

The conventional approach to calculating the space charge for the traveling-wave tube (TWT) with phase velocity jumps is to use the same values of the depression coefficient as the ones for homogeneous helical TWTs. However, if the variable component of the exciting current in the expressions for determining the reduction coefficient is changed in amplitude, then the reduction factor is a complex value. Perhaps the neglect of this fact can significantly affect the volume discharge calculated value, and hence the non-synchronization parameter, for those of its values, which are characteristic of the TWT with a phase velocity jump. In this paper, formulas has been obtained for computation of real and imaginary parts of the complex reduction coefficient for a cylindrical electrons beam with exponential variable amplitude of variable current component in the TWT. Influence of complex reduction coefficient on the parameters of the TWT operating in the linear mode is estimated. It is shown that taking into account the imaginary part of the reduction coefficient for linear operation of the TWT makes it possible to change the estimated amount of space charge 1.5 to 2 times, which in its turn has quite a strong effect on the formation of the initial conditions of the nonlinear mode and, subsequently, on the output characteristics of the TWT.

Індекс рубрикатора НБУВ: З851.125.42

Рубрики:

Лампи зворотної хвилі (ЛЗХ)

Шифр НБУВ: Ж67522 Пошук видання у каталогах НБУВ 

С продвижением в область более коротких длин волн для создания СВЧ узлов большой мощности применяют вакуумные приборы. Доминирующее положение на рынке мощных нерелятивистских СВЧ усилителей занимают лампы бегущей волны (ЛБВ). Существенному снижению массогабаритных и эксплуатационных характеристик способствует многолучевая конструкция ЛБВ (МЛБВ) прибора. Характеристики эффективности МЛБВ улучшены применением режима захвата электронных сгустков полем электромагнитной волны (автофазный режим). Ранее на основе теории автофазной МЛБВ и баланса энергии при движении и взаимодействии электронных сгустков многолучевого потока с полем волны замедляющей системы получены соотношения, позволяющие оценить в размерных параметрах основные характеристики эффективности прибора (полевой и электронный КПД, коэффициент усиления). Решена задача первичной оценки характеристик эффективности автофазной МЛБВ на основе используемых в теории приборов СВЧ О-типа безразмерных параметров, удобных на этапе эскизного проектирования.

Індекс рубрикатора НБУВ: З851.125.42

Рубрики:

Лампи зворотної хвилі (ЛЗХ)

Шифр НБУВ: Ж67522 Пошук видання у каталогах НБУВ