Генератор свч колебаний

(55 Н .0 1 Л 2 БР ПИСАНИ 1 И ЛЬСТВУ умной нитны и дал предн технич чения техник нике с ствах). технике х волн, о ьнего ин азначено еских ус в час е,спектр вязи (в тГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИД(54)(57) ГЕНЕРАТОР СВЧ КОЛЕБАНИЙ держащий электронно-оптическую сис формирования ленточного пучка с элект Изобретение относится к злектровакугенерирования электромагобенно субмиллиметрового фракрасного диапазонов, и для использования в радиоановках различного назнаности в измерительной оскопии, радиолокации, техм числе в бортовых устройИзвестны генераторы СВЧ колебаний, содержащие электронную пушку, открытый резонатор, образованный вогнутым зеркалом с отверстием связи для вывода энергии и плоским зеркалом, на котором нанесена периодическая структура.Эти приборы отличаются улучшенными спектральными характеристиками, повышенной фазовой и частотной стабильностью и широким диапазоном комбинированной пенои пушкои, модулирующую систему с зазором взаимодействия и демодулирующую систему, выполненную в виде открытого резонатора, образованного вогнутым зеркалом с окном связи для вывода энергии и плоским зеркалом с дифракционной структурой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью понижения рабочего напряжения при сохранении выходных параметров, в плоскости симметрии генератора выполнена запредельная для генерирующего диапазона волн щель, при этом элементы ориентированы таким образом, что зазор взаимодействия модулирующей системы, щель и дифракционная структура располо.- жены вдоль плоскости симметрии ленточного пучка, а окно связи вывода энергии ф расположено вне щели. тройки частоты по сравнению с прибора не содержащими открытого резонатора Однако этим приборам присущ следую. СО щий недостаток: в рабочем режиме - при синхронизме электронов с волной - ускоряющее напряжение на пушке растет с гене- (Я рируемой частотой (закон роста близок к 4 квадратичному). Это приводит к необходимости использовать независимо от величины тока высокие напряжения, которые будутавек особенно велики в субмиллиметровом и дальнем инфракрасном диапазонах волн (напряжения порядка десятков киловольт), В субмиллиметровом диапазоне волн (и особенно в дальней области инфракрасного диапазона) электронный пучок к тому же взаимодействует с таким полем, коТорое тем резче спадает от периодической структуры, чем выше частота, 880157Известен также генератор,СВЧ колебаний, содержащий электронно-оптическую систему формирования ленточного пучка с электронной пушкой, модулирующую систему с зазором взаимодействия и демодулирующую систему, выполненную в виде открытого резонатора, образованного вогнутым зеркалом с окном связи для вывода энергии и плоским зеркалом с дифракцион 10 ной структурой. В этом генераторе создаваемый пушкой электронный пучок группируется модулятором и, проходя между смежными кромками вогнутого и плоского зеркал, падает на периодическую структуру,Однако известный генератор, как все другие известные оротроны - ГДИ с наклонно падающим на периодическую структуру пучком, предназначен для работы с мехаклинотронном режиме (синхронизм скорости Че индивидуального электрона наклонногопучка с генерируемой волной) и емуприсуще высокое рабочее напряжение. Целью изобретения является пониже ние рабочего напряжения на пушке при сохранени 1 л выходных параметров.Цель достигается тем, что в генераторе СВЧ колебаний содержащем электронно- оптическую систему формирования ленточ 30 ного пучка с электронной пушкой, модули ру.ощую систему с зазором взаимодействия и демодулирующую систему, выполненную в виде открытого резонатора, образованного вогнутым зеркалом с окном связи для вывода энергии и плоским зеркагомдифракционной структурой, в плоскости симмстрии генератора выполнена запредельная для генерируемого диапазона волн щель, при этом элементы ориенти 40 рованы таким образом, что зазор взаимодействля модулирующей системы, щель и дифракционная структура расположены вдоль плоскости симметрии ленточного пу;ка, а окно связи вывода энергии расположено вне щели. Принципиальная схема предлагаемогогенератора СВЧ колебаний представлена на чертеже. Он содержит пушку 1, модулирующую 50 систему 2 с зазором 3 взаимодействия,вогнутое зерхало 4 открытого резонатора, "дель 5 в центральной плоскости Х 2 вогнутого зеркала, отверстие 6 связи для вывода энергии, плоский ленточньпл электронный пучок 7, плоское зеркало 8 периодическая структура 9, Х,2 - координатные оси соответственно по нормали к плоскому зеркалу и вдоль периодической структуры, 9 "угол наклона пучка к оси Х. низмом возбуждения отрывающихся волн в 20 Выходящий из пушки 1 ленточный электронный пучок 7, расположенный в центральной плоскости Х 2, модулируется по скорости модулирующей системой 2 и через ее зазор 3 и щель 5 в плоскости Х 2 вогнутого зеркала 4 падает в сгруппированном состоянии на периодическую структуру 9, выполненную в центральной части плоского зеркала 8. При этом периодически следующие друг за другом нитевидные сгустки электронов наклонены под углом р к оси Х, Точка пересечения огибающей очередного сгустка, т,е. очередной зарядной нити (или точка пересечения максимума плотности заряда), с периодической структурой 9 движется вдоль последней со скоростью Чп, возбуждая поверхностную гармонику отрывающейся волны периодической структуры 9, движущиеся тоже со скоростью Ч. При межзеркальном расстоянии, соответствующем резонансу открытого резонатора на частоте отрывающихся волн. из отрывающихся волн периодической структуры 9 формируется каустика с повышенной плотностью энергии.Энергия генерируемых колебаний выводится через отверстие б связи, расположенное в вогнутом зеркале 4 вне щели 5. Скорость Чл точки пересечения сгустка заряда с плоскостью периодической структуры 9, движущейся вдоль периодической структуры 9, превышает скорость Че индивидуального электрона в соответствии с равенствомЧп 1Ч, зпрНапример, при угле наклона р 0,3, это соответствует понижению напряжения генерации более чем на порядок, при р0,1 - на два порядка по сравнению с режимом генерирования прототипа. в котором синхронизм соответствует равенству скоростей индивидуальных электронов и пространственной гармоники и на которых рассчитана конструкция прототипа и других известных оротронов - ГДИ. Использование указанных новых конструктивных элементов выгодно отличает предлагаемый генератор СВЧ колебаний от.прототипа, так как указанная его низковольтность, принципиально недостижимая в известных вакуумных генераторах СВЧ, особенно в субмиллиметровом диапазоне и дальнем инфракрасном диапазоне, понижает требования к электро- прочности элементов, облегчая и удешевляя конструкцию, и позволяет применять низковольтные источники питания (например, аккумуляторы); Кроме того, в известных генераторах СВЧ типа оротрона - ГДИ из880157 Составитель Н.ПозднякоТехред М.Моргентал ор И,Мускаедактор 0 ва ород, ул. Гагарина, 101 ательский комбинат "Патент Производствен геометрических соображений эффективно участвующая в генерировании полезного сигнала ширина пучка значительно меньше ширины каустики, в то время как в предлагаемом устройстве она равна ей. Это повышает эффективность генератора. К тому же возбуждение на основе известных вакуумных генераторов СВЧ колебаний в субмиллиметровом и. дальнем инфракрасном диапазонах затруднено повышенными треЗаказ 4636 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета и 113035, Москва, Жбованиями к фокусировке пучка, так как в этом случае необходимо пропускать высоковольтный пучок электронов вдоль системы в области взаимодействия порядка замедлен ной длины волны вблизи элементов структуры, которые сами порядка замедленной длины волны. В предлагаемом генераторе СВЧ колебаний эта трудность устранена, так как имеет место падение низковольтных 10 электронов на систему. Подписноеетениям и открытиям при ГКНТшская наб., 4/5