Электронный прибор

ГОСУДМфСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ЙО ИЗОВРЕТЕНИЯМ И ОТЙРЫТЙЯМОПИСАНИЕ И. Й АВАРСКОМУ СИР 1 1 25/ ЗОБРЕТГВЪСТВУ ЕНИЯ 1, .2 (21) 1810439/25(54) (57) ЭЛЕКТРОНН 1 п 1 ПРИБОР для уси- (22) 18,05.72:ления и генерации электромагнитньх кос присоединением заявки . лебаний миллиметрового и субмиллимет- У 2484938/25. .рового диапазонов, содержащий элект-(46) 15,07.91. Бюл. В 26 : . ровно-оптическую систему, Формирующую (72) Р.А.Силин, В.В.Кулин и 10.Б. Кли- электронный пучок, распространяющий менко ... ся вдоль волноведущей линии, к кото- (53) 621.385.6(088.8) рой подключен генератор накачки, о т- (56) Соколов А.А., Тернов И.И. Реляти- л и ч а ю щ и й с я тем, что с цельЮ вистский электрон. И. 11 аука, 1974, уменьшения веса и габаритов прибора, с. 335. .: : :, а также расширения рабочего диапазонаАнтаков И,И.:, Гинзбург В.А. 111 со": частот в область высоких частот, электтронный усйлитель восьмийиллииетрою-: ронно .оптическая система выполнена го диапазона с тросоидальньм элект. так, что она Формирует прямолийейный ронныьпучком;.Тезисы докладов. Ч мж-",электронный пучок, а генератор накачвузовсой:конрении по электронякЕ " ки подключен к волноведущей линии Свйрхвысоких частот. Изд. Саратовско- с противоположного относительно го "университета. Саратов, 1966, с.17.: электронно-оптической системы конца. ЪИзобретение. относится к электро-"эФфекта вьнужденного синхротронногоной технике, вчастности к электрон-" излучения. После усиления сйгнал выным лазерам для усиления и генерала .водится из устройства.электромагнктйых сигналов вмиллиМЕт-"Наиболее близким к изобретениюровом и субмиллиметровом диапазонах:. является электронный мазер, содержадлин волн.. : . , : в :. ; щнй электронно-оптическую систему,, Известны устройства типа Йазбр : :. Формирующую электроннйй пучок, рас- ,на циклотронном резонансе фщр) дя" . .пространяющийся вдоль ледущаня йся в оль волноведщей получения эФФектов усиления и геиера - линии, к которой подключ г рк которой подключен генераторлнакачки с частотой близкой к циклоции, в которых используется яыеЮе.накачки с частотой близ цииндуцированного синхронного йзлуче-ронной.ния." Электронно-оптическая система "Для всех конструкций МИР принци"формирует в ространстве взаимодей- .пиально наличие электронйо-оптичес-.ствия (волиоводе) вращающийся с цико- кой .системы, Формирующей криволинейтронной частотой поток электронов. ный и вращающийся или трохоидальныйУсиливаемый сигнал с частотой, близ электронный пучок. Поперечная скоростькой к циклотронной, вводится в вход- электронов при этом всегда многоное устройство и усиливается за счет больше продольной скорости.30 Поскольку частота усиливаемого(генерируемого) сигнала близка к циклотронной, то продвижение в областьвысоких частот возможно только путемувеличения напряженности .магнитногополя (при работе на основной гармонике) в электронно-оптической системе.Электронно-оптические системы, 1 ОАормирующие криволинейные электронныепучки при работе ГЩР в миллиметровоми субмиллиметровом диапазонах громоздки, обладают большим весом и стоимостью .(как правило, в таких системах используют соленоиды со сверхпроводящими обмотками, что и обусловливает указанные недостатки плюс необходимость использования специальныхкриогенных систем). Трудности приАормировании требуемых электронныхпучков при работе в верхней частисубмиллиметрового диапазона настолько серьезны, что не преодолены донастоящего времени. 25Габариты приборов и источников питания, а также стоимость их, даже еслибы такие устройства были реализованы.,превышают практически разумные величины,Указанный недостаток является одним из главных препятствий для широкого использования М 117 в миллиметровоми субмиллиметровом диапазоне длинволн.351 елью изобретения является уменьшение веса и габаритов прибора, атакже расширение рабочего диапазоначастот в область высоких частот,Для этого в"предлагаемом электронном приборе электронно-оптическаясистема выполнена так, что она Аормирует прямолинейный электронный пу- чок, а генератор накачки подключенк волноведущей линии с противополож" ного отнбсительно электронно-оптичес,кой системы конца,На Аиг1 показан прибор, общийвид; на Аиг2 - различные вариантыисполнения, отличающиеся исполнени"ем развязывающих устройств,Электронный прибор содержит электронно-оптическую систему 1, Формирующую линейный электронный пучок 2,коллектор 3, волноведущую линию 4,генератор 5 накачки, Развязка между55сигналаминакачки и усиливаемым(или генерируемым) сигналом осущест-,вляется одним из известных способов,На фиг, 2-3 приведены примеры кон-структивных вариантов, реализующихдва таких извес гных способа и отличающихся исполнением развязывающих элементов 6 и 7,На фиг. 2 развязка выполнена ввиде СВЧ-циркуляторов. Выбор такогоконструктивного варианта наиболееудобен в случае, когда частота сигнала накачки и усиливаемого (илигенерируемого) сигнала лежат в одномдиапазоне.В случае, когда частоты сигналовлежат в разных диапазонах (например,сигнал накачки - в сантиметровом,а усиливаемый сигнал - в субмиллиметровом) более приемлем вариант,изображенный на фиг. 3. При этом развязывающие элементы выполнены в виде отрезков волноводов (запредельныхдля сигнала накачки). Усиливаемый илигенерируемьф сигналы могут Аормироваться в виде узких лучей, распространяющихся в объеме волноведущих линий 4, 6 и 7, как в открытом пространстве.Прибор работает следующим образом,Электронный пучок 2, как показанона фиг. 1, Аормируется электроннойпушкой 1; попадает в волноведущуюлинию 4 и оседает затем на коллекторе 3 электронов, Генератор 5 накачкивозбуждает в волноведущей линии 4интенсивную электромагнитную волну,бегущую навстречу электронному пучку 2.Электроны в поле интенсивной волнымогут вынужденно излучать (вынужденное комптоновское рассеяние). Следовательно, слабый усиливаемый сигнал,распространяющийся в волноведущейлинии 4 в направлении движения электронов пучков 2, усиливается.Условиемаксимума усиления можносформулировать как примерное равенство частот усиливаемого сигнала и сигнала накачки в системе координат,связанной с потоком электронов.Вследствие встречного распространения сигналов доплеровское смещениечастоты для каждого из них имеет разные знаки. Поэтому генератор нака ткидолжен бытьрасстроен в длинноволновую сторону, а источник усиливаемогосигнала - в коротковолновую,В случае, когда обе волны поперечные, это условие можно выразить в виде формулы/- Ч - продольная скорость электронов",С - скорость распространения плоских волн.Для релятивистских пучков (- 1)расстройка может достигать значительной величины (сигнал накачки - в сантиметровом диапазоне, усиливаемыйсигнал - в субмиллиметровом) ..-;:-Таким образом, в отличие от прототипа, в котором вопрос продвиженияв область высоких частот связан спроблемой создания ультрасильных :.магнитных систем, в предлагаемомустройстве продвижение в область высоких частот обеспечивается исполь :зование релятйвйстских электройныхпучков. Техническиэта проблема внастоящее время решена в технике ускорителей,Следовательно, нет принципиальныхтрудностей для перекрытия предлага" емым электронным мазером диапазоначастот от СВЧ до инфракрасных волн.Изобретение может служить в качестве усилителя и генератора электромагнитных сигналов миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. В случаеусилителя источник усиливаемого сигнала подключают к входу прибора(см,Аиг. 1-3). В случае примененияизобретения в качестве генераторана вход устройства подключается возбуждающий генератор (т.е. генераторс внешним возбуждением) или междувходом и выходом осуществляется обратная связь (генератор с самовозбуждением), В последнем случае связьможет осуществляться, например, спомощью резонатора (см.Лиг. 4), где 20 позицией 8 обозначен открытый ква"зиоптический резонатор, рабочий объем которого не затенен конструктивными элементами.Благодаря более простой конструкции применяемой электронно-оптической системы такой электронный прибор обладает меньшим весом, габаритами /и стойкостью, а также способен работать в более широком диапазоне,частот.Ъ.РеДактор "О. Юркава Техред Л.Олийнмк ,Заказ 3051 - Тираж 314ВФИЙПЙ Государственного комитета по иэобретен113035, Москва, Ж, РаушскаевеЫммвчеюювм 4 ивпа аеюфе павуееюмюеь Производственно-иэдательский комбинат Патент"