Генератор дифракционного излучения

ИЯ СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ И АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ордена Трудового КрасногоЗнамени институт радиотехникии электроники АН СССР(54) (57) 1. ГЕНЕРАТОР ДИФРАКЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий открытый резонатор, состоящий из плоского и сферического зеркал, устройство для вывода энергии, периодическую структуру,. расположенную на поверхности плоского зеркала, электронно-оптическую систему с катодом и коллекто.ром, о т л и ч.а ю щ и Й с ячто, с целью расширения диапазона электронной перестройки частоты, периодическая структура имеет форму радиальной решетки, ламели которой расположены вдоль радиусов, а электронно-оптическая система формирует кольцевой электронный поток, при этом катод, выполненный секционированным, и коллектор расположены вдоль радиуса решетки и обращены своими рабочими поверхностями в противоположные стороны.2. Генератор по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что ламели периоди+ ческой структуры выполнены в виде равнобедренных треугольников.Изобретение относится к электронике СВЧ миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов, в частностикгенераторам СВЧ с открытым резонатором,Известен оротрон, содержащий открытый резонатор, образованный сферическим и плоским зеркалами, периодическую структуру в виде дифракционной решетки, нанесенную на плоскоезеркало, коллектор, соленоид, устройство для вывода энергии..Недостатком этого генератора является отсутствие возможности электронной подстройки излучаемой частоты.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является генератор дифракционного излучения(ГДИ), содержащий открытый резонатор, состоящий из плоского и сферического зеркалустройство для вывода энергии,.периодическую структуру,электронно-оптическую систему с катодом, расположенным на поверхностиплоского зеркала, и коллектор.В известном генераторе также затруднена электронная подстройка частоты.Целью изобретения является расширение диапазона электронной перестройки частоты.Для достижения указанной цели вгенераторе дифракционного излучения,содержащем открытый резонатор, состо-,ящий из плоского и сферического зеркал, устройство для вывода энергии,периодическую структуру, расположенную на поверхности плоского зеркала,электронно-оптическую систему с катодом и коллектором, периодическаяструктура имеет форму радиальной решетки, ламели которой расположенывдоль радиусов, а электронно-оптическая система выполнена формирующей кольцевой электронный поток, приэтом катод, выполненный секционированньв, и коллектор расположенывдоль радиуса решетки и обращены рабочими поверхностями в .противоположные стороны.В одном из вариантов предложенного генератора ламели периодической,структуры могут быть выполнены в ви-де равнобедренных треугольников.На чертеже схематично изображенпредложенный генератор дифракционного излучения, на фиг.2 - вид на вну треннюю поверхность плоского зеркала.Предложенный генератор дифракционного излучения содержит сферическое5 зеркало 1, плоское зеркало 2, отверстие 3 для вывода энергии, периодическую структуру 4, катод 5, разде"денный на секции, коллектор 6, катуш"ки 7 фокусирующего соленоида, коль 10 цевой электронный поток 8. Сферическое зеркало 1 обращено вогнутой стороной к плоскому зеркалу 2 и оба ониимеют общую ось вращения. На внутренней стороне плоского зеркала распо 15 ложены периодическая структура 4,катод 5, коллектор 6. Катушки 7 фокусирующего соленоида расположенысоосно с открытым резонатором, образованным сферическим 1 и плоским 220 зеркалами, и находятся в невакуумнойобласти ГДИ,ГДИ работает следующим образом.Катод 5, выполненный в виде секций,испускает поток 8 электронов, кото 25 рый под действием магнитного поля фокусирующего соленоида, образованногодвумя катушками 7, формируется вэлектронный пучок. Последний, пролетая над периодической структурой 4,30 возбуждает над ней пространственныегармоники, фазовые скорости которыхменьше скорости света. При скоростиэлектронного пучка, близкой к скорости одной из пространственных гармо 35 никпроисходит эффективное Взаимодействие электронного гучка с Е-составляющей высокочастотного поля открытого резонатора, состоящего изсферического зеркала 1 и плоского40 зеркала 2. При токе электронного пучка, большем его пускового значения,система резонатор - электронный пучок - периодическая структура самовозбуждается и генерирует электро 45 магнитные колебания типа ТЕХдгде первый индекс указывает на отсутствие вариаций поля по координате у,второй характеризует изменение поляпо радиусу, а третий - изменениеполя по 1 - расстоянию между сферическим зеркалом 1 и плоским зеркалом2,1,Длина волн излучения оцениваетсяследующей формулой:55 Р (1 Р1 ф;-- с 05 фь зт"(где р - период элементов периодической структуры,=Ч(с - относительная скорость электронного пучка,( - угол между вектором скоростиэлектронного потока Ч иволновым вектором пространственной гармоники 1 , отчитываемый от направления 7П - номер пространственной гармоники,- угол между вектором скорости 1 ОУ электронного потока и образующей элементов периоди. ческой структуры,Движка волны генерируемых колебаний изменяется при включении различных секций катода 5, так как изменяется радиус г движения электронного пучка, который связан с периодомэлементов р периодической структурысоотношением 20,где сс - угол при вершине элемента периодической структуры, 25" - радиальная длина элементапериодической структуры,555 4К существенно превышает максимальную ширину элемента периодической структуры.Кроме того, в пределах каждой секции катода 5 частота дополнительно может подстраиваться за счет измене-. ния величины магнитного поля в катушках 7 фокусирующего соленоида, так как при этом изменяется траектория движения электронного пучка,В предложенном приборе рабочая частота изменяется двумя способами: грубо за счет переключения секций катода и плавно в пределах данной секции за счет непрерывного изменения магнитного тока. Это дает возможность получить весьма широкую полосу перестройки ГДИ по сравнению с известными конструкциями.Коэффициент полезного действия ГДИ улучшится при выполнении элементов периодической структуры в виде щелей, расположении катода и коллектора на внешней поверхности плоского зеркала и помещении экрана между сфгороной катушки соленоида, обращенной к плоскому зеркалу, и катодом.