Электродинамическая система

ьз .. ВЧФ:.г О П И СА НЙ Е пи 682966ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РвопубликАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28,04,77 (21) 2479729/1 М. Кл."- Н 013 23/24 присоединением заявкиГосударственный комите 23) Приоритет 53) УДК 621.385публпковапо 30.08,79. Бюллетень32ата опубликования описания 30.08.79 по делам изобреген и открытии 2) Авторь изобре пи Ю ман, В, Е. Демин, Н. Н. Иванова и Е. И. Генерало аявитель 54) ЗЛЕКТРОДИНАМИЧЕСК ИСТЕМА 1Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к электродинамичсскпм системам СВЧ приборов О-типа.Известны разнообразные конструкции электродинамических систем, среди которых наиболее широкополосными и эффективными оказываются системы, составленные из отрезков (секций) замедляющих систем (ЗС), параметры которых изменяются по длине. Так например, известны электро- динамические системы на основе секций ЗС, фазовая скорость волн в которых изменяется в пределах одной из секций либо от секции к секции (1. Таким образом, электродинамическая система оказывается составленной из расположенных друг за другом в пространстве по ходу электронного потока участков ЗС с различными свойствами.Пространственная разнесенность этих участков ЗС обуславливает ряд существенных недостатков таких электродинамических систем:результат воздействия на электронный поток предыдущего участка ЗС в значительной степени снижается за время прохождения потоком каждого следующего участка; участки ЗС с различными свойствами находятся в существенно разных условиях (на разных расстояниях от начала ЗС); реализовать оптимальные режимы взаимодействия для разных частот рабочего диапазона трудно, а подчас и невозможно;полоса частот, в которой возможно эффективное взаимодействие, может лишь незначительно превышать полосу взаимодействия отдельных участков ЗС; расширение полосы рабочих частот секции за счет вза имной расстройки по частоте отдельных есучастков ограничено необходимостью обсспечить прозрачность всей секции для всех частот рабочей полосы (т. е. обеспечить согласование всех участков ЗС в рабочей полосе частот);степснь изменения параметров ЗС огучастка к участку внутри секции усилительного прибора (например, величина скачка фазовой скорости) также ограпич- на необходимостью согласования секции во всей рабочей полосе частот.Известна также и электродинамичсская,система для СВЧ-прибора О-типа, составленная, по крайней мере, из двух секций рсзонаторных ЗС таким образом, что, по крайней мере, один из резонаторов одной из секций расположен между резонаторами другой секции 2. При этом указанные секции относятся только к группирующей 30 части электродинампческой системы, В этойсистеме те секции, в которых происходит группирование электронного тока, оказываются частично либо полностью совмещенными в пространстве, но могут быть не связаны друг с другом по высокой частоте,Существенной чертой этой электродинамической системы является то, что в ней пространственно совмещаются лишь секции группирователя, а выходная секция (устройство) располагается отдельно. Тем самым положительный эффект достигается лишь только за счет улучшения условий группирования электронного потока вплоть до выходного устройства, Это является существенным недостатком данной системы, поскольку известно, что в ряде случаев уровень основных параметров усилительного прибора (КПД, полоса частот) ограничивается именно процессами, происходящими в выходном устройстве, и это ограничение не может быть снято какими-либо усовершенствованиями группирующей части элсьтродинамической системы.Цель изобретения - увеличение КПД и расширение полосы рабочих частот прибора.С этой целью, по крайней мере, одна из секций электродинамической системы имеет связь по высокой частоте с выводом энергии прибора. При этом, по крайной мере, одна из остальных секций может быть настроена на частоту, кратную частоте усиливаемого сигнала, Тем самым секция, имеющая связь с выводом энергии, используется в качестве выходной секции (устройства )усилительного прибора, В отличие от известных систем группирующее и выходное устройства данной системы, не будучи связаны друг с другом по высокочастотному полю, оказываются, по крайней мере, частично совмещенными в пространстве. Процессы отбора энергии и группирования (подгруппирования) в таком устройстве могут происходить на одном участке пространства взаимодействия.На фиг. 1 изображена схема построения предлагаемой электродинамической системы; на фиг. 2 - один из примеров ее возможного конструктивного выполнения.Электродинамическая система, состоит из двух секций ЗС. Первая из них образована резонаторами 1, 2 и 3, соединенными волноведущими элементами 4 и 5, Вторая секция ЗС образована резонаторами 6, 7 и 8 и элементами 9 и 10. Выход одной из систем (например - первой системы, элемент 5) соединяется с выводом энергии прибора (с нагрузкой). Выход второй системы и входы обеих систем могут соединяться с различными устройствами в зависимости от конкретного использования такой системы,Возможно также более простое конструктивное воплощение предлагаемой системы (фиг, 2). Резонаторы ЗС образованы здесь отрезками волнообразно изогнутого волно 60 65 Возможны и другие варианты использования предложенной электродинамической системы.Такая система может использоваться как в сочетании с предварительным группирователем обычного типа (например, в виде последовательности несвязанных резонаторов), так и самостоятельно, используя лишь собственные группирующие секиии,вода, периодически нагруженного зазорамивзаимодействия. 1 аких волноводов два, иони периодически пересекают ось электронного потока. Выходная часть одного из нихслужит выводом энергии прибора.Физические процессы, протекающие втакой электродинамической системе, могутбыть рассмотрены на примере системы, состоящей из двух отрезков ЗС, резонаторыкоторых чередуются друг с другом. В этомслучае одна из парциальных ЗС используется в ооычном режиме выходной секции1 ЬВ. Г 1 араметры другой системы (или других систем) выбираются таким ооразом,ц чтобы обеспечить дополнительную подгруппировку электронного потока в выходнойсекции. Г 1 ри этом поле группирующей ЗСпрепятствует разрушению сгустков силамипростр анственного заряда.Это поле как бы сопровождает сгусткипо мере их продвижения от начала секциидо тех пор, пока в основной ЗС нарастающая волна поля не достигает амплитуды,достаточной для эффективного отбора энергии от сгустков.Полосы пропускания парциальных ЗСвыходного устройства могут быть такжеразнесены друг относительно друга по частоте, что соответственно расширяет полосу рабочих частот устройства в целом. Вэтом случае в одной части диапазона нарастающая волна поля формируется в однойпарциальной ЗС, а в другой части диапазона - в другой парциальной ЗС. Сигналыв этих системах могут быть впоследствиисуммированы, либо каждая из них можетработать на свою нагрузку,Очевидно, что возможны также и другиекомбинации парциальных систем. В общем4 случае предлагаемая ЭДС представляет собой аналог многосекционной ЗС с тем лишьотличием, что группирующие и выходнаясекции расположены не последовательнодруг за другом, а совмещены в пространстве,Одна либо несколько секций ЗС, служащих для подгруппирования электронногопотока, могут быть настроены на частоты,кратные частоте усиливаемого сигнала (например в районе второй гармоники), Принцип модуляции на второй гармонике известен и широко используется в настоящеевремя в приборах клистронного типа. Впредлагаемой системе этот эффект можетбыть использован в широкой полосе частот,7 1 Применение данной ЭДС в выходной секции с учетом подгруппирующего действия одной или нескольких парциальных ЗС может позволить увеличить максимальный КПД мощных ЛБВ с 25 - 30% до 35 - 40% и более, т, е. приблизить его к КПД клистро нов.Ф о р м у л а изобретения 1. Электродинамическая система для СВЧ-прибора О-типа, составленная, по крайней мере, из двух секций резонанторных замедляющих систем таким образом, что, по крайней мере, один из резонаторов одной пз секций расположен между резонаторами другой секции, отличающаяся тем,что, с целью увеличения КПД и расширения полосы рабочих частот прибора, покрайней мере, одна из секций имеет связьпо высокой частоте с выводом энергии приб бора.2. Система по п. 1, отличающаясятем, что, по крайней мере, одна из секцийнастроена на частоту, кратную частоте усиливаемого сигнала.1 О Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США3614517, кл. 315 в .6,опубл. 1971,2. Авторское свидетельство СССР5по заявке2139647(18-25, кл.Н 01 Л 25/10, 1975 (прототип).Составитель В, Клеактор И, Шубина Техред А, Камышникова Корректор Т, Добровольскаяаказ 2225/18 Изд.492 Тираж 969 ПодписноеПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова,