Неоднородная замедляющая система

Изобретение относится к радиоэлектронике СВЧ, а именно к замедляющим системам, и может быть использовано в СВЧприборах с длительным взаимодействиемтипа ламп бегущей волны (ЛБВ), а также в, линейных ускорителях частиц,Одним из методов повышения эффективности взаимодействия электронногопучка с полем электромагнитной волны вуказанных приборах является изменениефаэовой скорости"волны по длине замедля,. ющей системы для поддержания синхронизации пучка и волны, что достигаетсяприменением неоднородных замедляющихсистем с соответственно изменяющимисяпо длине геометрическими параметрамиячеек,Известна неоднородная замедляла,система для линейных ускорителей и лампобратной волны М типа, образованная расположенной в волноводе последовательностью трубок дрейфа на встречныхметаллических стержнях, в которой междутрубками дрейфа введен огибающий их зигзагообразный проводник., причем расстояние между трубками дрейфа и размерызигзагообразного проводника изменяютсяпо длине системы в определенной зависимости друг от друга.Указанная система имеет достаточнобольшие габариты и вес,Наиболее близкой к изобретению является неоднородная замедляющая система,включающая расположение вдоль продольной оси волновода трубки дрейфа, соединенные с внутренней поверхностьюволновода посредством металлическихстержней, в который для изменения фаэовой скорости расстояние между трубкамидрейфа и продольный размер трубок дрейфа монотонно уменьшаются от одноо конца замедляющей системы к другому.Такое нарушение периодичности системы в области пространства взаимодействияведет к существенному снижению сопротивления связи и к возрастанию пОтерь;кроме того. изменение фазовой скоростиволны в системе за счет постепенногоуменьшения периода имеет ограничение.Выше определенного критического значе, ния уменьшения фазовой скорости в лампемогут возбудиться колебания на обратнойволне вблизи л -вида, т.к, низкочастотнаяграница полосы ( л-вид) замедляющей системы с минимальным в данной неоднородности лампе периодом оказывается вобласти замедлений, соответствующих ускоряющему нлпряженглю пучка. Диапазон изменения фазовой скорости в системах суменьшающимся периодом будет тем уже,чем ближе к л-виду расположена рабочаяполоса частот прибора, но именно ."та область фазовых сдвигов (1,3-1,1 л) наиболеевыгодна для работы приборов указанноготипа с точки зрения величины сопротивления связи,Целью изобретения является расширение диапазона изменения фазовой скорости электромагнитной волны вдоль длинызамедляющей системы при сохранении неизменными по длине системы периода трубок дрейфа и поперечных размероввол новода.Поставленная цель достигается тем, чтов неоднородной замедляющей системе,20 включающей расположение в волноводевдоль его продольной оси трубки дрейфа,прикрепленные к внутренней поверхностиволновода посредством металлическихстержней, эти металлические стержни уста 25 новлены с леременным по длине системыуглом наклона к ее продольной оси.На чертеже дано схематическое изобретение продольного разреза (в плоскостиштырей) предложенной неоднородной замедляющей системы.Система содержит последовательностьцилиндрических трубок 1 дрейфа, крепящихся к внутренней поверхности круглоговолновода 2 посредством металлическихстержней 3 круглого сечения, выполненныхспеременным углом наклонаа 1 )а 2 аз ит,д. Формасечения волновода и стержня, а также конфигурация трубок40 дрейфа и закон изменения угла наклона могут быть различными.Так, для уменьшения фазовой скоростиволны вдоль длины замедляющей системыкрепящие металлические стержни должны45 быть выполнены с постепенно уменьшающимся по длине системы углом наклона.При уменьшении наклона стержней к продольной оси системы длина их, а следовательно, и эквивалентная индуктивностьстержня возрастает, тогда как остальные эквивалентные параметры ячеек замедляющей системы (учитывая, что периодичностьтрубок дрейфа и поперечные размеры волновода сохранены прежними) остаютсяпрактически неизменными, Увеличение индуктивности стержней при неизменном периоде приводит к некоторому смещениювсей дисперсионной характеристики системы в низкочастотную область и в областьбольших замедлений, т,е. фдзовад скоростьволны в системе уменьяяся, 11 л,1161487 сительное смещение дисперсионной характеристики по частоте невелико, тогда как уменьшение фазовой скорости для данной частоты значительно. Характерно также, что при уменьшении угла наклона стержней смещение по замедлителю, а значит и по фазовой скорости, низкочастотной границы полосы пропускания (л-вида) гораздо меньше, чем изменение фазовой скорости волны на рабочей частоте, Этот факт обеспечивает более широкий диапазон изменения фазовой скорости волны без опасности самовозбуждения прибора на л-виде по сравнению со случаем использования замедляющей системы с уменьшающимся периодом, где фазовая скорость волны (или замедление) на рабочей частоте и на частоте к-вида изменяются в одинаковой степени.При уменьшении угла наклона стерж-,20 ней рабочая частота оказывается в области более высоких фазовых сдвигов, соответст- вующих меньшим величинам сопротивления связи. Однако в целом система с увеличенной индуктивностью стержней имеет большее сопротивление связи. Эти две тенденции приводят к тому, что существенного снижения сопротивления связи в данной замедляющей системе не наблюда ется.Пределы изменения угла наклона стержней (90-30) выбираются в зависимости от требуемого перепада фазовой скорости и допустимой величины смещения дисперси онной характеристики по частоте.Предложенное устройство можно применять в качестве основной замедляющей системы и в виде отдельных секций в приборах: группирователя - в линейном ускорите ле частиц и оконечной секции - в ЛБВ, где за основную замедляющую систему беретсясистема со стержнями, перпендикулярными продольной оси системы; при этом период и поперечные размеры основной и дополни-. тельных секций будут одинаковыми, что весьма важно. Формула изобретения НЕОДНОРОДНАЯ ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА, включающая расположенные в волноводе вдоль его продольной оси трубки дрейфа, прикрепленные к внутренней поверхности еолновода посредством металлических стержней, отличающаяся тем,с При использовании предложен ой неоднородной замедляющей системы в лампах бегущей волны, где для проддержания синхронизма электронного пучка и волил необходимо уменьшать фазовую скорость волны в направлении движения электронов, угол наклона стержней должен уменьшаться от одного стержня к последующему в том же направлении. В линейных ускорителях частиц для улучшения условий взаимодействия. скорость волны в системе должна уменьшаться в направлении, противоположном движению электронов и, следовательно, в этом же направлении необходимо уменьшать угол наклона стержней.В неоднородной замедляющей системе, содержащей 10 ячеек с относительными размерами; период трубок дрейфа 6,9; их длина - 5,2; внутренний диаметр трубок дрейфа - 4; внешний диаметр - 6; диаметр стержней - 1; диаметр волновода - 22,5; угол наклона стержней-а 1 =90, а 2 =85, аз = 80 алло = 45; на рабочей частоте. перепад фазовой скорости, соответствующий размерам крайних ячеек, составляет 18, тогда как смещение л-вида по фазовой скорости 4.Применение предложенной неоднородной замедлягощей системы в СВЧ приборах типа ЛБВ позволит повысить их выходную мощность и КПД.Использование предложенного изобретения в линейных ускорителях частиц в качестве группирователя и в качестве основной замедляющей системы дает возможность уменьшить равброс электронов по скоростям, сузить спектр энергии электронов и увеличить их кинетическую энергию, что важно при проведении точных исследований.(56) Патент. США М 3332024, кл. 328-233,опублик. 1967. Патент США М 2770755, кл, 351-5.42,опублик, 1956. что, с целью расширения диапазона изменения фазовой скорости электромагнитной волны вдоль длины системы при сохранении неизменными по длине системы периода трубок дрейфа и поперечных размеров волновода, металлически стержни установлены с переменным по длине системы углом наклона к ее продольной оси,