автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.07, диссертация на тему:Исследование и разработка мощных ЛБВ на цепочках связанных резонаторов с расширенной полосой усиления

На правах рукописи

ЕВДОКИМОВ Юрий Владимирович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МОЩНЫХ ЛЕВ НА ЦЕПОЧКАХ СВЯЗАННЫХ РЕЗОНАТОРОВ С РАСШИРЕННОЙ ПОЛОСОЙ УСИЛЕНИЯ

Специальность: 05.12.07 - Антенны, СВЧ устройства и их технологии

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0031702е2

2 Л ' -Москва-2008 "

003170282

Работа выполнена на кафедре лазерных и микроволновых информационных систем факультета информатики и телекоммуникаций Московского государственного института электроники и математики (технического университета)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Ю Д Мозговой

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

С В Мухин

кандидат физико-математических наук, А С Нифанов

Ведущая организация ОАО "ПЛУТОН"

Защита диссертации состоится " 19" июня 2008 г в 16 часов на заседании Специализированного Ученого Совета в Московском государственном институте электроники и математики по адресу Москва, 109028, Б Трехсвятительский пер , д 3/12 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГИЭМ

Автореферат разослан " 17 " мая 2008 г Ученый секретарь

Диссертационного Совета Д 212 133 06, профессор

Н Н Грачев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы В настоящее время мощные источники микроволнового излучения являются неотъемлемой частью арсенала средств современной науки и техники Они находят применение в системах связи, радиолокации, радиоастрономии, медицине [1*-5*], а также интенсивно используются в ряде физических направлений управляемом термоядерном синтезе, возбуждении химических и газовых лазеров, взаимодействии электронных потоков с газом и плазмой

Основными проблемами мощной электроники являются повышение уровня выходной мощности, рабочей частоты и длительности импульса, а также повышение эффективности работы в широком частотном диапазоне [5*-8*] Для достижения высоких уровней перечисленных параметров наибольшее распространение получили электронные приборы, основанные на длительном продольном взаимодействии потока электронов с резонансной замедляющей структурой Примерами таких устройств являются многорезонаторные пролетные клистроны и лампы бегущей волны (ЛБВ) на резонансных замедляющих системах Расширение полосы усиления этих приборов до 10% и выше стало особенно важно в последние годы в связи с необходимостью решения задач, связанных с передачей информации и решением энергетических проблем Эффективность преобразования доступной электрической энергии в мощное микроволновое излучение зависит от качества формирования электронных потоков и условий их взаимодействия с электромагнитными полями волноведущих систем приборов

Значительные успехи, достигнутые в области микроволновой электроники средней и большой мощности, являются следствием теоретических и экспериментальных исследований, проводимых на протяжении многих лет Этим достижениям, в частности, способствовали использование метода крупных частиц, электродинамического описания взаимодействия на основе разделения вихревых и кулоновских полей, анализа явлений в устройствах при больших электронных нагрузках, работающих в середине и у границ полосы прозрачности электродинамической системы Созданы методы моделирования задач электроники, электростатики и магнитостатики, электродинамики Созданы узлы и системы, позволяющие получать комплекс выходных параметров приборов, работающих при воздействии различных внешних дестабилизирующих факторов

Экспериментальные успехи в создании приборов во многом определяются тщательностью их теоретической проработки Волновые и колебательные процессы в резонансных замедляющих системах мощных электронных приборов требуют сложного математического описания Физические процессы, протекающие при работе мощных приборов, недостаточно изучены, свойства и возможности традиционных узлов и систем приборов использованы не полностью Поэтому актуальными являются задачи разработки и развития математических моделей и методов теоретического исследования, совершенствование алгоритмов и программ расчета физических процессов в электронных приборах

Экспериментальные исследования с целью создания устройств с более высокими выходными характеристиками (расширенной полосой усиления, повы-

шенными выходной мощностью и КПД) весьма эффективны, но требуют трудоемкого макетирования Развитие теоретических методов разработки с использованием новых комплексов программ для электродинамических и электронно-оптических систем позволяет создавать и модернизировать СВЧ устройства и электронные системы Актуальными остаются задачи совершенствования процесса моделирования и проектирования узлов и систем приборов (электронные пушки, электродинамические системы, коллекторы электронов, магнитные системы, вакуумные системы, системы охлаждения), с целью оптимального совмещения функций различных систем в конструкциях приборов Необходимо также обеспечивать выходные парамегры прибора в определенных массогабаритных характеристиках при условии воздействия различных внешних факторов

Актуальными являются задачи совершенствования технологии, применяемой при изготовлении мощных электровакуумных приборов Задачи моделирования физико-химических процессов в приборах, в частности, процесса динамического состояния ионно-молекулярной среды в вакуумной полости прибора недостаточно исследованы Поэтому необходимо проведение экспериментальных технологических исследований, разработка новых методик с целью создания технологических приемов, повышающих срок службы разрабатываемых приборов

Целью диссертационной работы является развитие методов исследования и проектирования мощных ЛБВ на цепочках связанных резонаторов с расширенной полосой усиления сигнала на основе анализа механизмов взаимодействия электронных потоков с полями резонансных замедляющих систем для разработки конструкций и технологии мощных широкополосных ЛБВ

В диссертации рассматриваются вопросы развития методов анализа усиления колебаний при взаимодействии разноскоростных электронных потоков с полями в мощных ЛБВ, а также вопросы разработки конструкции и технологии изготовления замедляющих систем на цепочке связанных резонаторов, электронных пушек с одним и двумя лучами, многоступенчатых коллекторов с различными видами охлаждения

Для достижения поставленной цели в данной работе решались следующие задачи

- развитие метода, алгоритма и программы расчета взаимодействия электронных потоков с полями резонансных замедляющих систем в мощных двулу-чевых электронных приборах в рамках линейной теории с учетом распределенных и оконечных потерь,

- теоретические и экспериментальные исследования процессов взаимодействия электронных потоков и электромагнитных полей в ЛБВ с одним и двумя пучками и способов расширения рабочей полосы частот мощных ЛБВ на цепочках связанных резонаторов,

- разработка конструкций и технологии изготовления электродинамических структур и узлов электронноопгических систем для мощных ЛБВ с одним и двумя электронными потоками

Методы исследований В работе использованы экспериментальные и теоретические методы исследований Теоретические исследования проведены с ис-

пользованием математических аппаратов теории электромагнитного поля, теории электрических цепей, теории связанных колебаний и волн, метода эквивалентных схем

Достоверность полученных результатов. Проведено сопоставление результатов численного моделирования с экспериментальными данными для нескольких вариантов мощных ЛБВ на цепочках связанных резонаторов Показано, что реализованные теоретические модели и методы и полученные экспериментальные результаты с достаточной степенью достоверности описывают процессы усиления колебаний в ЛБВ на связанных резонаторах Разработаны и реализованы конструкции двух вариантов мощных ЛБВ на цепочках связанных резонаторов с расширенной полосой усиления и уменьшенным перепадом амплитудно-частотных характеристик

На защиту представляются:

- метод расчета взаимодействия электронного потока с полями связанных резонаторов в мощных ЛБВ, усиливающих сигналы в полосе и вблизи границ полосы прозрачности с учетом двулучевого разноскоростного элеетронного потока,

- результаты экспериментальных и теоретических исследований усиления односекционной и секционированной ЛБВ с одним и двумя пучками, отличающиеся расширенной рабочей областью усиливаемых частот и уменьшенным перепадом аплитудно-частотных характеристик,

- конструкция и технология разработанной двухкатодной электронной пушки, позволяющая формировать два ламинарных разноскоростных пучка электронов с разностью напряжений до 5 кВ

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем

- впервые в приближении слабого сигнала развит метод расчета взаимодействия электронного потока с полями замедляющей системы в полосе и вблизи границ полосы прозрачности с учетом двулучевого разноскоростного электронного потока,

- в разработанной мощной 3-х секционной однолучевой ЛБВ на цепочках связанных резонаторов, работающей на крутых участках дисперсионных характеристик вблизи низкочастотной границы полосы прозрачности, экспериментально получено усиление 42-44 дБ в расширенной полосе 9,5% по уровню ±1 дБ,

- результаты теоретических исследований усиления ЛБВ с разноскоростными электронными потоками позволили получить равномерное усиление до 82% основной полосы пропускания секции замедляющей системы для односекционной и секционированной ЛБВ на цепочках связанных резонаторов,

- впервые разработаны конструкции и технология изготовления электронных пушек для мощных двулучевых ЛБВ, формирующие разноскоростные электронные потоки

Практическая значимость работы заключается в следующем

- развиты методы и программы исследования процессов усиления колебаний в мощных двулучевых ЛБВ на цепочках связанных резонаторов в приближении слабого сигнала,

- выработаны практические рекомендации по выбору параметров резонансных замедляющих систем мощных ЛБВ, обеспечивающие эффективное широкополосное взаимодействие потока с полями замедляющих структур,

- разработана мощная ЛБВ на связанных резонаторах, работающая в полосе усиления 9,5 % по уровню ±1,0 дБ при усилении 42-44 дБ без перестройки электрических режимов, имеющая полный КПД более 30 % в усиливаемой полосе частот,

- разработана электронная пушка для мощной односекционной ЛБВ с расширенной полосой усиления 25% при усилении 15 дБ Разработаны конструкции рекуператоров с эффективной системой теплоотвода от секций многоступенчатого коллектора

- разработаны технологические приемы, специальная сборочная оснастка и измерительные устройства, позволяющие изготавливать инжекторы электронов для широкополосных ЛБВ, обеспечивающие повторяемость выходных параметров и требуемый срок службы

- спроектирована электронная пушка, позволяющая формировать разно-скоростные пучки электронов для расширения полосы усиления ЛБВ на связанных резонаторах

Реализация результатов диссертационной работы. Научные и практические результаты диссертационной работ внедрены и использовались в пяти НИОКР «Соната», «Колье», «Панорама», «Полукровка», «Мелисса», выполненных в ФГУП "НПП ТОРИЙ", внедрены и используются в трех НИОКР «Генерация М», «Модуль 1» и «Модуль 4», выполненных в ФГУП «МРТИ РАН», внедрены и используются в научном и учебном процессах в МИЭМ при подготовке инженеров по специальности "Электронные приборы и устройства"

Результаты внедрения диссертационной работы подтверждены соответствующими актами

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались

- на научно-технических конференциях аспирантов и молодых специалистов (Москва, МГИЭМ , 2004-2007),

- на международной межвузовской конференции "Электроника и радиофизика СВЧ" (Санкт-Петербург, 1999г),

- на научно-технической конференции "Электронные приборы и устройства нового поколения Задачи и перспективы" (Саратов, ФГУП "НПП "Контакт", 2002 г),

- на УН-УШ межвузовских научных школах "Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине" (Москва, МГУ, 2006-2007),

- на XI Всероссийской школе-семинаре "Физика и применение микроволн", МГУ (г Звенигород, 2007 г ),

Публикации. По теме диссертации сделано 6 научных докладов на Всероссийских научных конференциях, школах и семинарах и опубликовано 7 статей, включая 1 статью в журнале ВАК, получен 1 патент

Структура и объем диссертационной работы Диссертация состоит из введения, пяти глав основного текста, заключения, библиографии и приложений. Работа содержит 142 страницы основного машинописного текста, 78 рисунков и 13 таблиц Список литературы состоит из 121 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность тематики работы, определены цель и задачи исследований, научная новизна и практическая значимость, приведены основные положения, выносимые на защиту

Первая глава содержит обзор литературы, в котором приводятся конструкции и технические характеристики электронных приборов большой мощности Выделяются микроволновые приборы с линейным электронным пучком и рассматриваются области их применения

Приведены достигнутые уровни параметров современных мощных ЛБВ, определяемые особенностями конструкции и принципа действия этих приборов максимальные значения уровней выходной мощности для импульсных и непрерывных приборов, эффективности взаимодействия и полосовые характеристики для разных классов ЛБВ

Рассматриваются основные механизмы взаимодействия электронного потока с полем электродинамической структуры микроволновых приборов, основанные на нерелятивистских принципах взаимодействия [1*-5*] Обсуждаются некоторые теоретические подходы к анализу взаимодействия потока и поля в устройствах мощной микроволновой электроники на резонансных замедляющих системах

На основе обзора литературы и Интернет сайтов ведущих фирм производителей ЛБВ рассмотрены основные технические характеристики мощных ЛБВ импульсного действия, результаты основных теоретических и экспериментальных исследований Приведен краткий обзор программ для разработки ЛБВ 06-суждаются методы расширения полосы рабочих частот мощных ЛБВ на связанных резонаторах Наряду с электродинамическими методами, рассмотрены способы расширения полосы за счет электронной компоненты, используемой в многолучевых приборах, а также разноскоростных электронных потоков

Во второй главе излагаются методы исследования усиления в мощных однолучевых и двулучевых ЛБВ на цепочках связанных резонаторов Обсуждаются общая постановка задачи, основные приближения, используемые при ее решении, математические модели электродинамической системы и электронных пучков Проводится исследование влияния параметров на свойства связанной системы Анализируется усиление в односекционной и многосекционной ЛБВ с одним и двумя разнопотенциальными пучками

Вихревые поля в резонансных замедляющих системах вблизи границ полосы прозрачности проявляют колебательные или волновые свойства. В общем случае структура полей не фиксирована и для ее определения замедляющая структура разбивается на отдельные области (ячейки), в пределах которых структура полей остается неизменной

Электродинамическая система представляется в виде последовательности волноводных трансформаторов, которая переходит к цепочке связанных многополюсников В одномодовом приближении резонансная замедляющая система с электронными потоками представляются цепочкой связанных 12-полюсников(рис 1)

/'¡¿с / Эквивалентная схема связанной системы из двух попутных электронных потоков и резонансной замедляющей системы представленная в виде последовательности связанных

12-почюсников

В линейном приближении развиты матричный многоволновый метод анализа с учетом граничных условий и распределенных потерь, позволяющий определять амплитуды волн в пучке и структуре, напряжения и токи в ячейках, коэффициент усиления и выходную мощность прибора Учет граничных нагрузок на концах системы при волновом анализе сводится к записи граничных условий с учетом разложения поля структуры по собственным волнам нагруженной системы Это позволяет определить амплитуды волн и найти структуру поля в терминах нормальных волн связанной системы

В малосигнальном приближении на основе многоволнового подхода записываются уравнения теории в удобном для численного счета матричном виде Решение дисперсионного уравнения для нахождения постоянных распространения рассматриваемых волн сводится к решению задачи на собственные вектора и собственные значения матрицы передачи отдельной ячейки структуры

Значения комплексных амплитуд напряжений и токов эквивалентных схем, описывающих резонансные замедляющие системы, и нормальных волн электронных потоков, представленных в виде цепочек связанных | 12-полюсников (рис I), записываются с помощью матричного уравнения

Х5+, = 05Х3 (1)

Комплексный вектор X, в общем матричном уравнении (1) для различных вариантов цепочек связанных многополюсников имеет различный вид Соответственно и элементы матрицы передачи 05 также имеют различные коэффициенты При описании связи амплитуд волн пучка, напряжений и токов системы в в-й ячейке, комплексный вектор имеет следующий вид

Х5 = (II, I, а,в, а,м, а2б, а2м)5,

где и и I - соответственно комплексная амплитуда напряжения и тока в в-й ячейке, а,6, а1М - комплексные амплитуды быстрой и медленной нормальных волн пространственного заряда 1-го пучка, зависящие от отношения редуцированной плазменной частоты к частоте сигнала шч /ш

В линейном приближении решение матричного уравнения ищется в виде

(2)

где Г,=а, + до, - комплексные постоянные распространения волн системы (1=1, ,6), а, - параметр нарастания или затухания, ф, - фазовый сдвиг 1-й волны на ячейку, определяющий постоянные распространения волн связанной системы

Подставляя это решение в исходное матричное уравнение и приравнивая нулю детерминант получающейся системы, получаем характеристическое уравнение связанной системы в виде общего уравнения

С„-ег С12 с15 с,6

с2, С22-е' С23 с,, с26

с*

С41 с43 С45 С46

См с52 С54 С, 5-/ с56

с6, с62

= 0,

где коэффициенты Оц - коэффициенты матрицы передачи 05 отдельной ячейки резонансной замедляющей системы с двумя электронными потоками Уравнение (За) можно переписать в более компактном виде

\Ся ~ еГ'6л |= (36)

где 61к = 0 при 1 * к, 6,к = 1 при 1 = к, 1, к = 1,2,3,4,5,6

При равенстве нулю коэффициентов связи пучков с полем М, решение дисперсионного уравнения (3) позволяет получить дисперсионные характеристики для несвязанной системы Постоянные распространения волн рт и коэффициент замедления с/Уф„, для волны гармоники номера ш находятся по значениям сдвига фаз фт

Рт=<рт! Дг, =

Полученное дисперсионное уравнение для нахождения комплексной постоянной распространения Г, = а,+|ф, справедливо в широких пределах изменения параметров связанной системы на произвольных частотах, включая области частот вблизи границ полосы прозрачности и за ее пределами Оно описывает взаимодействие электронного потока с полями периодических замедляющих систем с положительной или отрицательной дисперсией при синхронизме волн пучка с различными пространственными гармониками номера т

Матрица передачи всей секции прибора определяется соотношением

(4)

где Б - общее число ячеек, 5=1,2, ,8 Учитывая (4), запишем матричное уравнение связи между векторами входа и выхода системы

= в Х|, (5)

где Х1 и Хз+1- комплексные векторы на входе и выходе замедляющей секции прибора.

Уравнение (5) дополняется граничными условиями на концах связанной системы, наличием внешних источников модулирующего сигнала и начальной модуляцией электронного пучка

^о^ и 1 11, Я,(Й м)='7|(бм) ^.1=из+1-2„1э+1, (6)

где т],(Пм) - амплитуды быстрой и медленной волн 1-го пучка на входе в систему, £о и - амплитуды входного и выходного сигнала, позволяющие рассмотреть режим ЛБВ (£о * 0, ^ = 0), и - эквивалентные сопротивления нагрузок (рис 1)

Решение системы уравнений (5) и (6) позволяет определить амплитуды волн в пучке, напряжения и токи в ячейках структуры, "горячее" входное сопротивление системы и коэффициент усиления в связанной системе

К>1ДЬ= 101е(Рвих/Р„х), (7)

где Рк = Кс^! х*у2 - входная мошдость, Рил=Яе(1Л) [1м |*У2 - выходная мощность прибора

Подробная информация о волнах замедляющей системы и электронных потоков получена из решения дисперсионного уравнения дискретной связанной системы Исследовано влияние некоторых основных параметров, характеризующих поток и замедляющую систему, на решение дисперсионного уравнения, соответствующее взаимодействию на частотах в полосе и на границах полосы прозрачности замедляющей системы с отрицательной дисперсией

Установлено, что при увеличении параметров электронного взаимодействия, плазменной частоты, угла пролета и тока пучка, происходит расширение области комплексных корней дисперсионного уравнения Границы областей с параметром нарастания а#0 смещаются за пределы низкочастотной границы полосы пропускания - возникает внеполосное усиление ЛБВ

В работе исследуется усиление односекционной широкополосной ЛБВ 10-сантиметрового диапазона Прототип обладал 14 связанными резонаторами с периодом 1,7 см Связь между резонаторами осуществлялась через две щели связи, развернутых на 180° на стенке резонатора и под углом 90° на соседних стенках резонатора Холодная полоса частот замедляющей системы составляла 32% Емкостные зазоры образовали пролетный канал радиусом 0,3 см Результаты исследований сравниваются с экспериментальными результатами

Погрешность моделирования частот холодной полосы прозрачности составила менее 4%, а величины фазового сдвига - менее 2,5% На рис 2 представлены расчетная и экспериментальная частотные характеристики ЛБВ для ускоряющего напряжения пучка и0 =15 кВ, соответствующего области синхронизма скоростей в середине полосы пропускания При моделировании усиления ЛБВ учитывались распределенные потери в системе 0,1 дБ на резонатор и рассогласование со стороны выхода энергии, соответствующее реальному КСВ в каждом поддиапазоне от 1,7 на низкочастотном краю полосы прозрачности системы до 2 - 2,5 в середине и более 4 на высокочастотном краю

Рис 2 Сравнение расчетной (2) и экспериментачыюй (I) амплитудно-частотных характеристик односекционной ЛБВ

Сравнение полученных результатов в середине полосы пропускания показывает удовлетворительное совпадение результатов Полосы усиления совпадают с погрешностью до 2% Значительная погрешность (до 20%) возникает при вычислении величины коэффициента усиления на высокочастотном краю

Проведен численный анализ усиления колебаний в трехсекционной ЛБВ Возбуждение промежуточной и выходной секции осуществлялось пучком, модулированным по току и скорости во входной секции, состоящей из 12 связанных резонаторов с полосой пропускания 23% Промежуточная секция (14 резонаторов, 18%), являясь запредельной, обеспечивала усиление на высокочастотном крае рабочего диапазона Выходная секция (26 резонаторов, 25%) обеспечивала усиление и КПД во всем рабочем диапазоне Общее усиление ЛБВ определялось решением самосогласованной задачи взаимодействия полей пучка и электродинамической системы в приближении слабого сигнала, с учетом распределенного по секциям затухания, локальных поглотителей и КСВ секций

Результаты моделирования представлены на рис 3 - дисперсионные характеристики, на рис 4 - частотные характеристики усиления Была поставлена и выполнена задача моделирования секционированной ЛБВ с усилением более 40дБ в полосе частот до 10% Расчетные и экспериментальные характеристики имеют расхождение в линейном режиме (кривые 1,2, 4) менее 2% в части частот пиков и провалов Расчетная кривая 3 лишь частично повторяет экспериментальную кривую 5, снятую в нелинейном режиме, демонстрируя ограничения линейного приближения выбранной модели

1 00 1 05 1 10 1 15 1 20 1 25 Ш0

Рис 3 Решение дисперсионного уравнения для 3-х секционной ЛБВ Параметры нарастания \ а \ при коэффициенте взаимодействия М>0 для 1-входной, 2-про межуточной 3-выходной секций

Рис 4 Расчетные 1,2 и 3 и экспериментальные 4 и 5 амплитудно-частотные характеристики трехсекционной ЛБВ

На основании удовлетворительного совпадения теоретических и экспериментальных результатов исследований взаимодействия пучка в односекционной и секционированной ЛБВ, проведены и представлены результаты теоретических исследований взаимодействия связанных систем для случая двух разноскорост-ных пучков, с целью увеличения полосы усиления На рисунке 5 представлена дисперсионная характеристика связанной односекционной системы с двумя пучками напряжением 111=18кВ, 1)2=14 кВ Наличие 2-х частотных областей с ненулевыми значениями параметра нарастания |а| около границ полосы прозрачности соответствует двум разнесенным частотным областям с полосами усиления 6,5% на низкочастотном и 3,5% на высокочастотном краю полосы прозрачности Частотный интервал между полосами усиления составил 20%

Сближение напряжений пучков приводит к сближению областей параметра нарастания |а| и образованию единой полосы усиления (рис 6, кривые 1)

Рис 5 Решение дисперсионного уравнения для связанной односекционной замедляющей системы с двумя разнопотенциальными пучками напряжением и)=18кВ 1/2=14 кВ 1,2-две зоны параметра нарастания, соответствующие областям синхронизма скоростей пучков ипогя

Рис. 6. Сравнения решений дисперсионного уравнения для параметров нарастаний I я I (а) и полос усиления (в) двулучевой ЛБВ при равных токах разноскоростных пучков ¡1=12=0,54: 1 -и, = 18,0 кВ. .и2=15,3 кВ; 2 - и, = 15,3 кВ, и2=15,3 кВ.

При совпадении напряжений пучков, что соответствует однолучевому случаю, амплитуды токов пучков складываются. Образуется одна область параметра нарастания |а| и одна область усиления меньшей полосы, но большей амплитуды (рис.6, кривые 2). При некоторых соотношениях напряжений пучков, а также при их равенстве, возникает узкий пик усиления в области низкочастотной отсечки замедляющей системы, ширина которого при всех измерениях напряжений не превышала 0,015 ГГц и положение по оси частот менялось менее, чем на 0,4%, что позволяет трактовать его как источник нестабильности ЛБВ, приводящей при определенных условиях к возбуждению.

Проведенное исследование усиления и возбуждения односекционной двулучевой ЛБВ показало, что для повышения устойчивости к самовозбуждению, напряжение одного из пучков (и^ должно быть выбрано таким образом, чтобы удовлетворять условию синхронизма с волной замедляющей системы на частотах в области низкочастотной отсечки замедляющей системы. В этом случае, изменением напряжения второго пучка (и2) в широких пределах 0,би1 <иг< 1,41_1| можно получать различные полосы усиления. Минимальная полоса усиления образуется при равноскоростном потоке 11] = иг. При этом амплитуда усиления максимальная. Максимальная полоса усиления составляет 80 - 82% холодной полосы пропускания замедляющей системы, при этом максимум амплитуды усиления уменьшается. Изменением величины и соотношения токов пучков изменяются коэффициент и перепад усиления по рабочему диапазону частот.

Таким образом, в рассматриваемой линейной системе при двух разнопо-тенциальных пучках образуются 2 несвязные области нарастания параметра а. Получаемое усиление ЛБВ является результатом наложения нарастающих волн в замедляющей системе от каждого пучка и представляет из себя две или одну, единую область усиления.

Проведен предварительный расчет усиления двулучевой секционированной ЛБВ на цепочках связанных резонаторов (рис.7). Три секции имели одинаковые электродинамические характеристики, идентичные замедляющей системе рассмотренной 10 см ЛБВ.

0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 ш/Ыо

Рис. 7. Результаты расчеши усиления двулучевой 3-х секционной ЛБВ после каждой секции.

Усиление первой секции (14 ячеек) получено на уровне 5дБ в полосе 26%, что составляет 81% полосы пропускания замедляющей системы. Для этого ток первого пучка составил 3,6А напряжением 18 кВ, второго - 9,8А и 14,8 кВ, соответственно. Усиление ЛБВ после второй секции (13 ячеек) составило 15дБ, а после третьей (14 ячеек) - более 30 дБ. Перепад усиления в полосе 26% от несущей составил ±2,5дБ за счет «завала» усиления высокочастотного края на 2 дБ. В пределах 5% полосы по всему диапазону перепад не более ±1,5%. Учтено распределенное по секциям затухание и локальные поглотители. Таким образом, проведенный предварительный расчет усиления секционированной двулучевой ЛБВ показал принципиальную возможность получения равномерного усиления более 30 дБ в полосе более 80% от холодной полосы пропускания замедляющей системы.

В третьей главе рассматривается процесс разработки электродинамических систем ЛБВ. Обсуждается выбор и принципы построения замедляющей системы на связанных резонаторах. Решаются задачи широкополосного согласования секций, устройств ввода и вывода энергии, оконечных нагрузок. Приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований характеристик замедляющих систем и результаты конструирования.

Для ЛБВ с уровнем средней выходной мощности 2-3 кВт использована замедляющая система на связанных резонаторах, имеющая достаточный теплоот-вод в сочетании с принудительным жидкостным охлаждением 0,8 - 1,4 л/мин. Электронный поток взаимодействует с первой пространственной гармоникой волны, имеющей замедление фазовой скорости с/Уф=3,2 - 5,6, в основной полосе пропускания.

Входная секция

Промежуточная секция

Выходная секция

1 1111 II 1 III 11 т 111 11 iii i ili L///Í

]| 1 1 !| II 1|1|1 i i ib. i ni 11111 11 'гЯ

Ншрузки секций

Рис. 8. Схема 3-х секционной ЛБВ на цепочке связанных резонаторов

Для получения усиления ЛБВ более 40 дБ использована секционированная замедляющая система (рис 8), работающая на крутых участках дисперсионных характеристик в области тг-вида отсечек секций Расчетные дисперсионные характеристики и характеристики сопротивления связи 3-х секций прибора, представлены на рис 9 В процессе экспериментальной отработки 3-х секционной замедляющей системы было установлено, что при неизменности параметров режима питания ЛБВ, наибольшую рабочую полосу имеют лампы, у которых низкочастотные отсечки секций имеют одинаковый коэффициент замедления На основании анализа скоростного состава отработанных электронов на выходе замедляющей системы, проведенного для различных значений усиления в рабочем диапазоне частот, обоснован и применен способ повышения равномерности частотной характеристики в районе низкочастотной границы рабочей полосы широкополосных секционированных ЛБВ, заключающийся в увеличении диаметра последних резонаторов выходной секции эквивалентному уменьшению частоты отсечки тг-вида на 0,3% Для 3-см ЛБВ на связанных резонаторах были получены

1« Ом

7Г>

на

■ 5?

■ *е>

■ м

■ ?/> ■ га

/I? г<г еч it> 'А'

Рис 9 Сопротивпения связи и дисперсионные характеристики секций 3-х секционной ЛБВ I - входная секция, II - промежуточная секция, III - выходная секция

На рис 10 приведены экспериментальные зависимости КСВн трех секций замедляющей системы Для обеспечения устойчивой работы ЛБВ в рабочей полосе частот с перепадом усиления не более ±1 дБ, экспериментально установлено, что уровень согласования входной и выходной секций не должен превышать величину 1,45 - 1,55 в полосе, превышающей не менее, чем на 30%, рабочую полосу частот прибора При этом перепад номинального уровня затухания поглотителей в полосе согласования секций не должен превышать величины 0,5 дБ При этом обеспечивается достаточное уменьшение изрезанности КСВ в полосе согласования секций Дальнейшее уменьшение этой величины не дает ощутимого выигрыша Перепад величины затухания поглотителя во всей «холод-

КПД взаимодействия от 18 до 22% в рабочей полосе частот

мой» полосе секции не должен превышать экспериментально установленную величину 1,5-2 дБ

Рис 10 Экспериментальные зависимости КСВ секций замедчяющей системы 3-х секционной ЛЕВ

В четвертой главе рассматривается процесс разработки электронноопти-ческих систем ЛБВ Рассматриваются результаты расчетов электронных пушек с одним и двумя катодами Обсуждается выбор катодно-подогревательных узлов, сборочных приспособлений и измерительных устройств Приводятся результаты исследований магнитных фокусирующих полей и коллекторных систем

Приводятся результаты разработки однокатодной пушки для мощной широкополосной ЛБВ с ускоряющим напряжением 17-20 кВ, микропервеансом 0,8 - 0,9 мкА/В3/2, током пучка 1,8 - 2,6 А Ход электронных траекторий и экви-потенциалей поля показывает, что электронный пучок длиннофокусный, близкий к ламинарному, траектории трубок тока не пересекаются

Оценка погрешностей расчетных и измеренных параметров на электродах электронного инжектора показала, что при изменениях высокого напряжения катод-анод в пределах 1,5%, изменения микропервеанса пучка не более 1% , а размеров пучка - 0,5%, нестабильность рабочего напряжения управляющих электродов ± 5% изменяет микропервеанс менее чем на 0,5%, и размеры пучка менее, чем на 0,2% Эти величины находятся в пределах погрешностей измерений и расчетов

Приведены результаты расчета (рис 11) и конструирования двухкатодной пушки с суммарным микропервеансом рц= 0,8мкА/В3/2, запирающим напряжением 8-10 кВ Потенциалы катодов выбраны так, чтобы имелась возможность подстройки их величин в пределах ±3 кВ относительно номинала и1ат1=18,0кВ, иш2=14,8кВ

В аксиально-симметричном приближении проведена оценка влияния разбросов размеров деталей и узлов инжектора на параметры электронного пучка

Из проведенных расчетов следует, что для обеспечения повторяемости параметров допуски продольные размеры деталей и узлов должны составлять не более 0,03 мм, а радиальные биения при установке деталей и узлов относительно друг друга не должны превышать 0,08 мм. Подробно рассмотрены особенности технологических приемов и приспособлений для сборки пушки и контроля основных размеров, обеспечивающие заданные точности конструкции.

Проведено исследование магнитной периодической фокусировки пучка со средней мощностью до.52 кВт при коэффициенте заполнения пролетного канала 0,45. Показано, что выбранная система фокусировки обеспечивает статическое токопрохождение на уровне 96 - 98%, а динамическое 85 - 92% в рабочем диапазоне частот. Разброс амплитудных значений магнитной индукции в регулярной области составил 0,25-0,26 Тл. Определение гармонического состава, с помощью разложения в ряд Фурье показало, что поле имеет сложный гармонический состав: амплитуда 3-ей гармоники составляет 12%, 5-й гармоники - 3-5% от амплитуды первой. Величина эффективного поля равна 0,198 Тл. Величина магнитной индукции в сталь пых диафрагмах достигала 1,9 Тл, что стало одним из ограничений по уровню выходной мощности ЛБВ.

1 2 3 45678 9

Рис. 11. Ход траекторий электронов и эквипотенциален в двухкатодной пушке с .микроперве-ансом Рр= О.НмкА/В'2: 1 - катод I; 2- экранирующий электрод; 3 - катод 2: 4 - экран; 5 - фокусирующий электрод; б - траектории пучка 2; 7 - траектории пучка I;

Н - анод; 9 - экегтотенциали.

Для моделирования хода электронных траекторий в области коллектора использовался входной пучок, рассчитанный в области дрейфа в поле магнитной периодической фокусирующей системы. На рис. 12 представлены результаты расчета коллектора со следующими параметрами пучка: напряжение 17 кВ, мощность 34,4 кВт, микропервеанс 0,83 мкА/В3/2. При расчетах учитывались функции распределения вероятностей вторичных электронов по энергиям, включая истинно вторичные электроны, упруго отраженные электроны и не упруго отраженные. Коэффициенты вторичной электронной эмиссии определялись для соответст-

вующих углов падения первичного электронного пучка. В статическом режиме при КПД устройства 73% выделяемая тепловая мощность составила около 9 кВт. Окончательный вариант конструкции коллектора оказался компромиссным, где решена задача формирования электронного потока магнитным полем в предкол-лекторе, выбраны оптимальные формы ступеней, их расположение и потенциалы. Конструкция обладает КПД 70 - 75% в зависимости от режима усиления ЛБВ при 97-103 Вт/см"" тепловых нагрузках на отдельные электроды.

коллектор.

В пятой главе обсуждаются особенности конструкции и технологии изготовления мощных ЛБВ и ее узлов, основных технологических процессов. Рассмотрены вакуумная система прибора и система охлаждения.

Исходя из металлокерамической конструкции мощных широкополосных ЛБВ на цепочке связанных резонаторов и физико-механических свойств вакуумных материалов, в качестве основных конструкционных материалов выбраны медь Моб, стали 10864ВД, 12Х18Н10Т, молибден МЧ, ковар 29НК, никель НП2. Для высоковольтных и вакуумных развязок использована алюмооксидная керамика ВК 94-1, керамика борнилит (нитрид бора) и керамика на основе оксида бериллия БТ-30. Для создания вакуумно-плотных швов и механически прочных узлов применены специальные технологические процессы: высокотемпературная пайка медно-серебреными припоями в вакууме и восстановительных средах водорода, электродуговая, лазерная или контактно-искровая сварка в защитных средах аргона или азота.

На основании анализа известных причин газовыделений при обезгажива-нии приборов, связанных с диффузией газа из объема материала, выделениями хемосорбированного газа или газа, образующегося при поверхностной термической диссоциации, выбранное время вакуумно-термической обработки составило 8 часов при температуре 500 - 520°С.

Представлены экспериментальные характеристики сопротивления высоковольтного керамического изолятора между управляющим электродом и анодом, снятые в ходе обезгаживания и активировки катода. В результате эксперимента была показана принципиальная возможность защиты поверхностей изоляторов от напыления пленок в процессе обработки катода при вакуумно-термической

обработке путем наложения высоковольтного напряжения от 1500 до 2500 В на электроды, разделяемые этим изолятором Это позволило разработать методику воздействия на керамические изоляторы ЛБВ в процессе вакуумно-термической обработки предотвращающей появление утечек, на основании которой разработаны технологические приемы активировки катода пушки в присутствии высоковольтных электрических полей между электродами инжектора, позволяющие снизить вероятность потери сопротивления керамических деталей в процессе вакуумно-термической обработки ЭВП

Из рассмотренных вариантов систем принудительного охлаждения мощных ЛБВ с многоступенчатым коллектором с помощью воздуха, антифриза и диэлектрической жидкости, был выбран вариант антифриза, несмотря на то, что в конструкции коллектора, охлаждаемой диэлектрической жидкостью удалось увеличить площадь омываемой поверхности в 3,2 раза и увеличить коэффициент теплопередачи примерно в 8 раз, что было связано с трудностями в эксплуатации подобных жидкостей

В заключении изложены основные выводы диссертации:

1 В рамках линейной теории исследовано усиление мощных широкополосных ЛБВ на цепочках связанных резонаторов сантиметрового диапазона, усиливающих сигналы в полосе и вблизи границ полосы прозрачности с учетом граничных нагрузок и распределенных потерь Проведенное сравнение теоретических и экспериментальных результатов исследований показало, что погрешность моделирования частотных характеристик не превышает 2%, амплитудных от 2 до 20%, в зависимости от ширины полосы частот

2 На основе рассмотрения шестиволнового взаимодействия в связанной системе одного и двух электронных пучков с полями резонансной замедляющей системы развит метод дисперсионного уравнения и матричный метод исследования усиления в мощных двулучевых ЛБВ

3 Проведено исследование усиления в двулучевой односекционной ЛБВ Показано, что при изменении потенциалов и токов пучков можно получить равномерное усиление в одной полосе частот шириной до 82% от холодной полосы пропускания секции или в двух полосах усиления, с суммарной шириной до 10% от несущей, разнесенных друг от друга на 20% по несущей частоте

4 Проведенный расчет усиления двулучевой секционированной ЛБВ на цепочках связанных резонаторов показал принципиальную возможность получения равномерного усиления более 30 дБ в полосе около 80% холодной полосы пропускания секции замедляющей системы

5 Проведена разработка 3-х секционной замедляющей системы на цепочках связанных резонаторов для мощной однолучевой ЛБВ 3 см диапазона с усилением 42-44 дБ, полосой усиления 9,5% по уровню ±1 дБ

6 Разработана электронная пушка для мощной широкополосной однолучевой ЛБВ 10 см диапазона с напряжением на катоде 17 - 20 кВ, микропервеан-сом 0,8 -0,9 мкА/В3/2, и током пучка 1,8-2,6А Проведенный комплекс конструкторских, технологических и метрологических мероприятий позволяет воспроиз-

водить инжекторы электронов для мощных ЛБВ, обеспечивая повторяемость выходных параметров и требуемый срок службы

7 Проведенные расчеты электроники и тепловыделения коллекторных систем определили выбор конструкций рекуператоров, обеспечивающих КПД системы до 75%, что позволяет получать общий КПД мощных ЛБВ на связанных резонаторах 30 - 35% в рабочей полосе частот до 10%

8 Рассчитана и спроектирована двухкатодная пушка для мощной ЛБВ 10 см диапазона с микропервеансом 0,8 мкА/В3/2, обладающая запасом электрической прочности до 30 кВ и возможностью перестройки напряжения на катодах до 5 кВ Это позволяет выбрать оптимальный режим усиления широкополосной двулучевой ЛБВ на цепочках связанных резонаторов

9 Разработаны методика и технологические приемы активировки катода пушки в присутствии высоковольтных электрических полей между электродами инжектора, позволяющие снизить вероятность потери сопротивления керамических деталей в процессе вакуумно-термической обработки

Основные результаты диссертации опубликованы в научных работах:

1 Yevdokimov Yu V , Malykhm А V Modeling of electrodynamical characteristics of coupled-cavities non-regular delay line sections Proc lnt Univ/ Conf "Electronics and Radiophysics of Ultra-high Frequencies", St Petersburg, May 24-28,1999, p 419-422

2 Евдокимов Ю В , Мозговой Ю Д, Тисов И Н , Хриткин С А Исследование усиления в мощных ЛБВ на резонансных замедляющих системах М , МГУ-НИИЯФ, труды VII межвуз науч школы "Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине", 20-21 нояб 2006, с 111-114

3 Евдокимов Ю В , Тисов И Н Теоретическое и экспериментальное исследование усиления в мощных ЛБВ на цепочках связанных резонаторов М, МИЭМ, труды науч -техн конференции аспирантов и молодых специалистов -2007, с 341-342

4 Канавец В И , Мозговой Ю Д , Хриткин С А , Евдокимов Ю В , Тисов И Н Особенности непрерывного и дискретного взаимодействия электронных потоков в электродинамических системах. М , МГУ-НИИЯФ, труды VII межвуз науч школы "Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине", 20-21 нояб 2006, с 134-139

5 Канавец В И , Мозговой Ю Д, Хриткин С А , Евдокимов Ю В , Тисов И Н О взаимодействии электронных и позитронных потоков в круглом волноводе М , МГУ-НИИЯФ, труды VIII межвуз науч школы "Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине", 1920 нояб 2007, с 36-41

6 Евдокимов Ю В , Муравьева Т В , Колесникова Н А , Курдышов А И Разработка инжектора электронов для мощной широкополосной ЛБВ непрерывного действия - МРТИ РАН, М 2007 - Препринт №2007-01

7 Евдокимов Ю В , Корешков Е Н , Агафонова О Н , Ковылова Н Б , Ми-рошников Ю А , Муравьева Т В , Уколов Н В. Новые мощные двухрежимные ЛБВ для бортовых РЛС Х-диапазона Доклад на н-т конф "Электронные приборы и устройства нового поколения", Саратов, 2002

8 Канавец В И , Мозговой Ю Д, Хриткин С А , Евдокимов 10 В , Тисов И Н Исследование двулучевого дискретного взаимодействия в мощных ЛБВ на резонаторных замедляющих системах Труды XI Всероссийской школы - семинара "Физика и применение микроволн", М , МГУ, 2007

9 Евдокимов Ю В Муравьева Т В , Колесникова НА Курдышов А И Разработка инжектора электронов для мощной широкополосной ЛБВ непрерывного действия Препринт 2007-1 М , МРТИ РАН, 2007

10 Евдокимов Ю В Особенности построения сборочных и измерительных устройств для инжекторов электронов широкополосных ЛБВ Измерительная техника, 2007, № 12, с 45-48

11 Евдокимов Ю В Муравьева ТВ Электронная пушка Патент ГШ 0073124 ,

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1 * Вайнштейн Л А , Солнцев В А Лекции по сверхвысокочастотной электронике М, 1973

2* РоуДж Теория нелинейных явлений в приборах СВЧ М Сов Радио, 1971

3* Рошаль А С Моделирование заряженных пучков М Атомиздат, 1979

4* Диденко АН и др Мощные электронные пучки и их применение М , Атомиздат, 1977

5* Трубецков Д И , Храмов А Е Лекции по СВЧ электронике для физиков, т 1 М , изд ФИЗМАТЛИТ, 2003 г

6* Бугаев С П , Канавец В И , Кошелев В И , Черепенин В А Релятивистские многоволновые СВЧ - генераторы Новосибирск, 1991

7* Канавец В И , Мозговой Ю Д, Слепков А И Излучение мощных электронных потоков в резонансных замедляющих системах М МГУ, 1993

8* Силин Р А Периодические волноводы М Изд «Фазис» 2002г

Подписано в печать Формат 60*84/16 Бумага типографская № 2 Печать офсетная Уел печ л 1 4 Тираж 100 экз Заказ

ДЕЁ Типография ФГУП «МРТИ РАН» 117519, Москва Варшавское ш 132

Введение.

Глава 1. Мощные широкополосные ЛБВ на цепочках связанных резонаторов сантиметрового диапазона (обзор литературы).

1.1. ЛБВ в структуре СВЧ приборов.

1.2. Конструкции и принцип действия ЛБВ. Достигнутые уровни параметров.

1.3. Основные типы излучений заряженных частиц.

1.4. Теоретические подходы к анализу взаимодействия потока и поля в электронных приборах.

1.4.1. Метод эквивалентных схем.

1.4.2. Модели электронного потока.

1.5. Краткий обзор программ для разработки ЛБВ.

1.6. Методы расширения полосы рабочих частот ЛБВ.

Глава 2. Методы.анализа усиления в мощных ЛБВ на цепочках связанных резонаторов.

2.1. Эквивалентное описание резонансных замедляющих систем и электронного потока.

2.2. Матричный и волновой методы анализа усиления в мощных однолучевых ЛБВ.

2.3. Двулучевое взаимодействие электронных потоков с полями замедляющей системы [113-116].

2.3.1. Основные уравнения продольного непрерывного взаимодействия электронных потоков в гладкой трубе дрейфа.

2.3.2. Основные уравнения продольного взаимодействия электронных потоков с полями резонансных замедляющих систем.

2.4. Дисперсионные характеристики однолучевого электронного потока и замедляющей системы.

2.5. Исследование влияния электронной нагрузки на параметры связной системы.

2.6. Взаимодействие волн потока и поля в резонансных системах с учетом затуханием.

2.7. Исследование взаимодействия в связанной системе при изменении параметров пучка.

2.8. Исследование усиления однолучевой односекционной ЛБВ 10-см диапазона.

2.9. Исследование усиления однолучевой трехсекционной ЛБВ 3-см диапазона.

2.10. Исследование усиления в двулучевой односекционной ЛБВ на цепочке связанных резонаторов.

2.11. Расчет усиления в двулучевой секционированной ЛБВ на цепочках связанных резонаторов.

Глава 3. Разработка электродинамической системы ЛБВ.

3.1. Выбор и описание замедляющей системы на цепочке связанных резонаторов.

3.2. Принципы построения замедляющих систем мощных ЛБВ.

3.3. Решение задачи широкополосного согласования электродинамической системы.

3.4. Разработка замедляющей системы для трехсекционной ЛБВ.

3.5. Экспериментальные исследования по повышению эффективности работы секционированной ЛБВ.

3.6. Разработка волноводных ввода и вывода энергии.v.

3.7. Конструирование электродинамических систем для мощных широкополосных ЛБВ сантиметрового диапазона.

Глава 4. Разработка электроннооптических систем ЛБВ.

4.1. Разработка инжектора электронов для мощной широкополосной ЛБВ 10 см диапазона [118].

4.2. Конструкции электронных пушек.

Особенности построения сборочных и измерительных устройств [119].

4.3. Выбор конструкции катодно-подогревательного узла. г 4.4. Исследование полей магнитной периодической фокусирующей системы.

4.5. Расчёты и конструирование коллекторных систем.

4.6. Проектирование двухкатодных пушек и формирование двулучевого пучка.

Глава 5. Особенности конструкции и технологии изготовления ЛБВ.

5.1. Конструкторско-технологические особенности изготовления узлов.

5.2. Особенности технологических процессов течеискания, вакуумно-термической обработки и высоковольтной тренировки.

5.3. Системы охлаждения ЛБВ сантиметрового диапазона.

Актуальность работы. В настоящее время мощные источники микроволнового излучения являются неотъемлемой частью арсенала средств современной науки и техники. Они находят применение в системах связи, радиолокации, радиоастрономии, медицине, а также интенсивно используются в ряде физических направлений: управляемом термоядерном синтезе, возбуждении химических и газовых лазеров, взаимодействии электронных потоков с газом и плазмой.

Основными проблемами мощной электроники являются: повышение уровня выходной мощности, рабочей частоты и длительности импульса, а также повышение эффективности работы в широком частотном диапазоне. Для достижения высоких уровней перечисленных параметров наибольшее распространение получили электронные приборы, основанные на длительном продольном взаимодействии потока электронов с резонансной замедляющей структурой. Примерами таких устройств являются многорезонаторные пролетные клистроны и лампы бегущей волны (ЛБВ) на резонансных замедляющих системах. Расширение полосы усиления этих приборов до 10% и выше стало особенно важно в последние годы в связи с необходимостью решения задач, связанных с передачей информации и решением энергетических проблем. Эффективность преобразования доступной электрической энергии в мощное микроволновое излучение зависит от качества формирования электронных потоков и условий их взаимодействия с электромагнитными полями волноведущих систем приборов.

Значительные успехи, достигнутые в области микроволновой электроники средней и большой мощности, являются следствием теоретических и экспериментальных исследований, проводимых на протяжении многих лет. Этим достижениям, в частности, способствовали использование метода крупных частиц, электродинамического описания взаимодействия на основе разделения вихревых и кулоновских полей, анализа явлений в устройствах при больших электронных нагрузках, работающих в середине и у границ полосы прозрачности электродинамической системы. Созданы методы моделирования задач электроники, электростатики и магнитостатики, электродинамики. Созданы узлы и системы, позволяющие получать комплекс выходных параметров приборов, работающих при воздействии различных внешних дестабилизирующих факторов.

Экспериментальные успехи в создании приборов во многом определяются тщательностью их теоретической проработки. Волновые и колебательные процессы в резонансных замедляющих системах мощных электронных приборов требуют сложного математического описания. Физические процессы, протекающие при работе мощных приборов, недостаточно изучены, свойства и возможности традиционных узлов и систем приборов использованы не полностью. Поэтому актуальными являются задачи разработки и развития математических моделей и методов теоретического исследования, совершенствование алгоритмов и программ расчета физических процессов в электронных приборах.

Экспериментальные исследования с целью создания устройств с более . высокими выходными характеристиками (расширенной полосой усиления, повышенными выходной мощностью и КПД) весьма эффективны, но требуют трудоемкого макетирования. Развитие теоретических методов разработки с использованием новых комплексов программ для электродинамических и электронно-оптических систем позволяет создавать и модернизировать СВЧ ' устройства и электронные системы. Актуальными остаются задачи совершенствования процесса моделирования и проектирования узловой систем приборов (электронные пушки, электродинамические системы, коллекторы электронов, магнитные системы, вакуумные системы, системы охлаждения), с целью оптимального совмещения функций различных систем в конструкциях приборов. Необходимо также обеспечивать выходные параметры прибора в определенных массогабаритных характеристиках при условии воздействия различных внешних факторов.

Актуальными являются задачи совершенствования технологии, применяемой при изготовлении мощных электровакуумных приборов. Задачи г моделирования физико-химических процессов в приборах, в частности, процесса динамического состояния ионно-молекулярной среды в вакуумной полости прибора недостаточно исследованы. Поэтому необходимо проведение экспериментальных технологических исследований, разработка новых методик с целью создания технологических приемов, повышающих срок службы разрабатываемых приборов.

Целью- диссертационной работы, является развитие методов исследования и проектирования мощных ЛБВ на цепочках связанных резонаторов с расширенной полосой усиления сигнала на основе анализа механизмов взаимодействия электронных потоков с полями резонансных замедляющих систем для разработки конструкций и технологии мощных широкополосных ЛБВ.

В диссертации рассматриваются вопросы развития методов анализа усиления колебаний при взаимодействии разноскоростных электронных потоков с полями в мощных ЛБВ, а также вопросы разработки конструкции и технологии изготовления замедляющих систем на цепочке связанных резонаторов, электронных пушек с одним и двумя лучами; многоступенчатых коллекторов с различными видами охлаждения.

Для достижения поставленной цели, в данной работе решались следующие задачи:

- развитие метода, алгоритма и программы расчета взаимодействия электронных- потоков с полями резонансных замедляющих систем в мощных двулучевых электронных приборах в рамках линейной теории с учетом распределенных и оконечных потерь; теоретические и экспериментальные исследования процессов взаимодействия электронных потоков и электромагнитных полей в ЛБВ с одним и двумя пучками и способов, расширения рабочей полосы частот мощных ЛБВ на цепочках связанных резонаторов;

- разработка конструкций и технологии изготовления^ электродинамических структур и узлов электроннооптических систем.для мощных ЛБВ с одним и двумя электронными потоками.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

- впервые в приближении слабого сигнала развит метод" расчета взаимодействия электронного потока с полями замедляющей системы в полосе и вблизи границ полосы прозрачности с учетом двулучевого разноскоростного г электронного потока;

- в разработанной мощной 3-х секционной однолучевой ЛБВ на цепочках' связанных резонаторов, работающей на крутых участках дисперсионных характеристик вблизи низкочастотной границы полосы прозрачности, экспериментально получено усиление 42-44 дБ в расширенной полосе 9,5% по уровню ±1 дБ, результаты теоретических исследований усиления ЛБВ с разноскоростными электронными потоками позволили получить равномерное усиление до 82% основной полосы пропускания секции замедляющей системы для односекционной и секционированной ЛБВ на цепочках связанных резонаторов; впервые разработаны конструкции- и технология изготовления электронных пушек для мощных двулучевых ЛБВ, формирующие разноскоростные электронные потоки. Практическая значимость работы-заключается в следующем:

- развиты методы и программы исследования процессов усиления; колебаний: в мощных двулучевых ЛБВ^ на цепочках связанных^ резонаторов: в; приближении слабого.сигнала;

- выработаны практические рекомендации- по выбору параметров резонансных замедляющих систем мощных ЛБВ; обеспечивающие эффективное широкополосное взаимодействие потока с полями замедляющих структур;

- разработана мощная ЛБВ на связанных резонаторах, работающая в полосе усиления 9,5 % по уровню +1,0 дБ при усилении: 42-44 дБ: без перестройки электрических режимов, имеющая полный КПД более; 30 % в усиливаемой полосе частот;

- разработана электронная пушка для мощной, односекционной ЛБВ с; расширенной полосой усиления 25% при усилении- 15 дБ. Разработаны конструкции рекуператоров с эффективной системой теплоотвода от секций многоступенчатого коллектора. ' •

- разработаны технологические приемы, специальная-сборочная; оснастка и? измерительные устройства; позволяющие изготавливать инжекторы, электронов; для широкополосных ЛБВ, обеспечивающие повторяемость выходных параметров и требуемый срок службы. спроектирована электронная пушка, позволяющая формировать разноскоростные пучки электронов для расширения полосы усиления ЛБВ. на; связанных резонаторах.

Методы исследований и достоверность полученных результатов.» В работе использованы экспериментальные и теоретические методы исследований: Теоретические исследования проведены с использованием математических аппаратов теории; электромагнитного, поля* теории: электрических^, цепей» теории связанных- колебаний и волн, метода- эквивалентных схем. Проведено сопоставление результатов численного моделирования с экспериментальными: данными для нескольких вариантов мощных ЛБВ на цепочках; связанных, резонаторов. Показано, что реализованные теоретические модели и методы и полученные экспериментальные результаты с достаточной степенью достоверности описывают процессы усиления колебаний, в ЛБВ на связанных резонаторах. Разработаны и реализованы конструкции двух вариантов мощных ЛБВ на цепочках связанных резонаторов с расширенной полосой усиления и уменьшенным перепадом амплитудно-частотных характеристик.

На за щиту, представляются:

- метод расчета взаимодействия электронного потока с полями связанных резонаторов в мощных ЛБВ, усиливающих сигналы в полосе и вблизи границ полосы прозрачности с учетом двулучевого разноскоростного электронного потока;

- результаты экспериментальных и теоретических исследований усиления односекционной и секционированной ЛБВ с одним и двумя пучками, отличающиеся расширенной рабочей областью усиливаемых частот и уменьшенным перепадом аплитудно-частотных характеристик;

- конструкция и технология разработанной двухкатодной электронной пушки, позволяющая формировать два ламинарных разноскоростных пучка электронов с разностью напряжений до 5 кВ.

Реализация' результатов, диссертационной* работы. Научные и практические результаты диссертационной работ внедрены и использовались в пяти НИОКР «Соната», «Колье», «Панорама», «Полукровка», «Мелисса», выполненных в ФГУП "НПП ТОРИЙ", внедрены и используются в трех НИОКР «Генерация М», «Модуль 1» и «Модуль 4», выполненных в ФГУП «МРТИ'РАН», внедрены и используются в научном и учебном процессах в МИЭМ при подготовке инженеров по специальности "Электронные приборы и устройства".

Результаты внедрения диссертационной работы подтверждены соответствующими актами.

Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях аспирантов и молодых специалистов (Москва, МГИЭМ , 2004-2007); на международной межвузовской конференции "Электроника и радиофизика СВЧ" (Санкт-Петербург, 1999г.); на научно-технической конференции "Электронные приборы и устройства нового поколения. Задачи и перспективы" (Саратов, ФГУП "НПП "Контакт", 2002г.); на VII-VIII межвузовских научных школах "Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине" (Москва, МГУ, 2006-2007); на XI Всероссийской школе-семинаре "Физика и применение микроволн", МГУ (г. Звенигород, 2007 г.).

По теме диссертации сделано 6 научных докладов на Всероссийских научных конференциях, школах и семинарах и-опубликовано 7 статей, включая 1 статью в журнале ВАК, получен 1 патент [112-121].

Работа состоит из введения, пяти глав и заключения.

В главе 1 на.основе обзора литературы и Интернет сайтов ведущих фирм производителей ЛБВ рассмотрены основные технические характеристики, мощных ЛБВ импульсного действия, результаты основных теоретических и экспериментальных исследований, приведен краткий- обзор программ для разработки ЛБВ", обсуждены методы расширения полосы рабочих частот мощных ЛБВ на связанных резонаторах.

Во второй главе- излагаются методы исследования усиления в мощных однолучевых и двулучевых ЛБВ на цепочках связанных резонаторов. Обсуждаются общая постановка задачи, основные приближения, используемые при ее решении, математические модели электродинамической системы и электронных пучков. Проводится исследование влияния параметров на свойства связанной системы. Анализируется усиление в односекционной и многосекционной ЛБВ с одним и двумя разнопотенциальными пучками.

В третьейт главе рассматривается процесс разработки электродинамических систем-ЛБВ. Обсуждается выбор и принципы построения замедляющей системы на связанных резонаторах. Решаются задачи широкополосного согласования секций, устройств ввода и вывода' энергии; оконечных нагрузок. Приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований характеристик замедляющих систем и результаты конструирования.

В четвертой* главе рассматривается процесс разработки электроннооптических систем ЛБВ. Рассматриваются результаты расчетов электронных пушек с одним и двумя катодами. Обсуждается выбор катодно-подогревательных узлов, сборочных приспособлений и измерительных устройств. Приводятся результаты исследований магнитных фокусирующих полей и коллекторных систем.

В пятой» главе обсуждаются особенности конструкции и технологии-изготовления мощных ЛБВ и ее узлов, основных технологических процессов. Рассмотрены вакуумная система прибора и система охлаждения.

В заключении изложены основные выводы диссертации.

Выводы к главе 5.

1. Для приборов 3-см диапазона точность изготовления резонаторных и электроннооптических узлов доходит до 0,01мм, а по чистоте поверхности до 1,25 мкм, что обеспечивается выбором качественных материалов, специальными технологическими покрытиями, многоступенчатой высокотемпературной пайкой и сваркой в защитных средах, прецизионной механообработкой.

2. Разработаны методика и технологические приемы активировки катода пушки в присутствии высоковольтных электрических полей между электродами инжектора, позволяющие снизить вероятность потери сопротивления керамических деталей в процессе вакуумно-термической обработки.

3. Рассмотрены новые конструкторские решения системы жидкостного охлаждения многоступенчатых коллекторов мощных ЛБВ. Создана система охлаждения коллектора с общей рубашкой охлаждения, изолированной от каждой ступени набором диэлектрических стержней, нашедшая ряд практических применений в конструкциях ламп.

Заключение.

Сформулируем основные выводы диссертационной работы.

1. В рамках линейной теории исследовано усиление мощных широкополосных ЛБВ на цепочках связанных резонаторов сантиметрового диапазона, усиливающих сигналы в полосе и вблизи границ полосы прозрачности с учетом граничных нагрузок и распределенных потерь. Проведенное сравнение теоретических и экспериментальных результатов исследований показало, что погрешность моделирования частотных характеристик не превышает 2%, амплитудных от 2 до 20%, в зависимости от ширины полосы частот.

2. На основе рассмотрения шестиволнового взаимодействия в связанной системе одного и двух электронных пучков с полями резонансной замедляющей системы развит метод дисперсионного уравнения и матричный метод исследования усиления в мощных двулучевых ЛБВ.

3. Проведено исследование усиления в двулучевой односекционной ЛБВ. Показано, что при изменении потенциалов и токов пучков можно получить равномерное усиление в одной полосе частот шириной до 82% от холодной полосы пропускания секции или в двух полосах усиления, с суммарной шириной до 10% от несущей, разнесенных друг от друга на 20% по несущей частоте.

4. Проведенный расчет усиления двулучевой секционированной ЛБВ на цепочках связанных резонаторов показал принципиальную возможность получения равномерного усиления более 30 дБ в полосе около 80% холодной полосы пропускания секции замедляющей системы.

5. Проведена разработка 3-х секционной замедляющей системы на цепочках связанных резонаторов для мощной однолучевой ЛБВ 3 см диапазона с усилением 42-44 дБ, полосой усиления 9,5% по уровню ±1 дБ.

6. Разработана электронная пушка для мощной широкополосной однолучевой ЛБВ 10 см диапазона с напряжением на катоде 17-20 кВ, микропервеансом 0,8 -0,9 мкА/В3/2, и током пучка 1,8-2,6А. Проведенный комплекс конструкторских, технологических и метрологических мероприятий позволяет воспроизводить инжекторы электронов для мощных ЛБВ, обеспечивая повторяемость выходных параметров и требуемый срок службы.

7. Проведенные расчеты электроники и тепловыделения коллекторных систем определили выбор конструкций рекуператоров, обеспечивающих КПД системы до 75%, что позволяет получать общий КПД мощных ЛБВ на связанных резонаторах 30-35% в рабочей полосе частот до 10 %.

8. Рассчитана и спроектирована двухкатодная пушка для мощной ЛБВ 10 см диапазона с микропервеансом 0,8 мкА/В3/2, обладающая запасом электрической прочности до 30 кВ и возможностью перестройки напряжения на катодах до 5 кВ. Это позволяет выбрать оптимальный режим усиления широкополосной двулучевой ЛБВ на цепочках связанных резонаторов.

9. Разработаны методика и технологические приемы активировки катода пушки в присутствии высоковольтных электрических полей между электродами инжектора, позволяющие снизить вероятность потери сопротивления керамических деталей в процессе вакуумно-термической обработки.

В заключении выражаю искреннюю благодарность своему научному руководителю доктору технических наук, профессору Юрию Дмитриевичу Мозговому за оказанную помощь и поддержку, доктору физико-математических наук, профессору Василию Ивановичу Канавцу и кандидату технических наук, доценту Сергею Анатольевичу Хриткину за плодотворные научные дискуссии, а также всему коллективу кафедры «Лазерные и микроволновые информационные технологии» МИЭМ за внимание и отзывчивость.

1. 1. R.H. Abrams, В. Levush, AA. Mondelli, R.K. Parker. Vacuum Electronics for the 21st Century. 1.EE Microwave magazine. Sept/2001.

2. A. Nordsieck. Theory of the Large Signal Behavior of Traveling Wave Amplifiers. IEEE. May/1961

3. Theodore G. Mihran. The Effect of Drift Length, Beam Radius, and Perveance on Klistron Power Conversion Efficiency. IEEE. Apr/1967.

4. Гайдук В.И., Палатов К.И., Петров Д.М. Физические основы электроники СВЧ М.:Сов. радио, 1971. -600 с.

5. Трубецков Д.И., Храмов А.Е. Лекции по СВЧ электронике для физиков.В 2 т. М.: Физматлит, 2003, т.1. -496 с.

6. Гиротрон. Сб. научн. трудов- Горький: ИПФ АН СССР, 1981. -254 с.

7. Лебединский С.В., Канавец В.И., Васильев Е.И., Гранит Я.А., Журавлев С.В., Кучугурный В,И., Сандалов А.Н. Мощные многорезонаторные клистроны с высоким КПД // Электронная техника, сер. 1. Электроника СВЧ, 1977, №1, с. 41-51.

8. В.В.Аликаев, Г.Г.Денисов, В.Е.Запевалов, В.И.Курбатов, А.Г.Литвак, В.Е.Мясников, Е.М.Тай. Гиротроны для УТС // Вакуумная СВЧ электроника: Сборник обзоров,- Нижний Новгород: Институт прикладной физики РАН, 2002, с. 71-76.

9. Стапранс А, Маккьюн Э., Рютц Дж. СВЧ электровакуумные приборы большой мощности с линейным электронным пучком // В кн. Мощные электровакуумные приборы СВЧ М.: Мир, 1974, с. 33-69.

10. Мендел. Лампы бегущей волны со спиралью и со связанными резонаторами // В кн. Мощные электровакуумные приборы СВЧ М.: Мир, 1974, с. 9-32.

11. Рувинский Г.В., Аристархова О.Н., Котюргин Е.А., Победоносцев А.С. Мощные ЛБВ сантиметрового диапазона длин волн // Вакуумная СВЧ электроника: Сборник обзоров.- Нижний Новгород: Институт прикладной физики РАН, 2002, с.49-53.

12. Григоренко Л.П., Канавец В.И., Копылов В.В., Корешков Е.И., Мозговой Ю.Д. Взаимодействие электронного потока с полем запредельной секции ЛБВ // Электронная техника, сер. 1, Электроника СВЧ, 1974, № 5, с. 26-38.

13. Григоренко Л.П., Канавец В.И., Корешков Е.И., Мозговой Ю.Д. Исследование усиления электромагнитных колебаний в многосекционных ЛБВ на связанных резонаторах // Электронная техника, сер.1, Электроника СВЧ, 1978, № 9, с. 27-40.

14. Азов Г.А., Райе Ю.Э. Результаты применения комбинированных опор в замедляющих системах мощных ЛБВ. Труды LVI научной сессии, посвященной дню радио. 2001 г. стр.307-310.

15. Накрап И.А., Наседкин А.А., Харченко В.В., Шиндяпина Н.Б. Исследование согласования и распределения поля неоднородных цепочек связанных резонаторов. Электронная техника, Сер. Электроника СВЧ, вып.3(375), 1985, стр. 33-36.

16. Переводчиков В. И., Боровиков П. В., Гусев С. И., Завьялов М. А., Конкин В. А., Кузнецов Ю. А., Мартынов В. Ф., Тюрюканов П. М., Шапиро А. Л. Мощные широкополосные пучково-плазменные усилители СВЧ-колебаний // Прикладная физика, 2001, № 5, с. 57-61.

17. Кочетова В.А., Малыхин А.В., Петров Д.М. О синтезе электронного сгустка и условий его реализации в клистроне. //Радиотехника и электроника, т.26. №1, 1981, с. 146-154.

18. Артюх И.Г., Вдовин В.А., Канавец В.И., Сандалов А.Н., Теребилов А.В. Исследование широкополосных многорезонаторных клистронов // Электронная техника, сер. 1, Электроника СВЧ, 1979, № 11. с. 3-13.

19. Канавец В.И., Сандалов А.Н., Слепков А.И., Теребилов А.В. О получении высоких КПД в мощных широкополосных клистронах. // 6-й Всесоюзный семинар "Колебательные явления в потоках заряженных частиц» Л.СЗПИ.1978, с.6-9

20. Канавец В.И., Сандалов А.Н., Слепков А.И., Теребилов А.В. Группирование электронов в мощных широкополосных клистронах с высоким КПД.// Радиотехника и электроника, 1978, т.23, №11, с. 2379-2390.

21. Гельвич Э.А., Жарый Е.В., Закурдаев А.Д., Пугнин В.И. Многолучевые клистроны. Тенденции развития //Вакуумная СВЧ электроника: Сборник обзоров.-Нижний Новгород: Институт прикладной физики РАН, 2002, с. 54-61.

22. Франк И.М. Излучение Вавилова Черенкова. Вопросы теории. -М.:Наука. Гл.ред.физ.-мат.лит. 1988.-288 с.

23. Гинзбург В.Л. Некоторые вопросы теории излучения при сверхсветовом движении в среде //УФН, 1959, т. 69, №4, с. 537-564.

24. Земсков Ю.Б. ЛБВ с неоднородными резонаторными замедляющими системами: Обзор по электронной технике. Сер., Электроника СВЧ, вып. 13(987) 1983г., стр. 1-41.

25. Соколов А.А., Тернов И.М. Релятивистский электрон- М.: Наука, 1983.-304 с.

26. Мухин С.В. Моделирование процессов дискретного взаимодействия в ЛБВ. с резонаторными замедляющими системами. Журнал радиоэлектроники, №12, 2002г.

27. Шевчик В.Н., Трубецков Д.И. Аналитические методы расчета в электронике СВЧ -М.:Советское радио, 1970. -584 с.

28. Вайнштейн Л.А., Солнцев В.А, Лекции по сверхвысокочастотной электронике М.: Сов. радио, 1973. -299 с.

29. Трубецков Д.И., Храмов А.Е. Лекции по СВЧ электронике для физиков.В 2 т.- М.: Физматлит, 2004, т.2. -648 с

30. Пирс Дж. Лампа с бегущей волной М.: Сов. радио, 1952. -230 с.

31. Сандалов А.Н., Родякин В.Е. Коллекторные системы приборов СВЧ с продольным взаимодействием. "Зарубежн. электрон.", 1984, №9, 63.

32. Лошаков Л.Н., Пчельников Ю.Н. Теория и расчет лампы с бегущей волной. М.:"Сов. радио", 1964, 296 с.

33. Силин Р.А., Сазонов В.П. Замедляющие системы. М.:"Сов. радио", 1966, 632 с.

34. Канавец В.И., Мозговой Ю.Д. Особенности взаимодействия пучка и волн периодической структуры вблизи границы полосы прозрачности. //Радиотехника и электроника, 1975, Вып. 10, С. 2121.

35. Аксенчик А.В. Оптимизация нерегулярных многосекционных ЛБВ на цепочке связанных резонаторов. Электромагнитные волны и электронные системы, 2001,т.6, №6, стр. 38-49.

36. Солнцев В.А., Кравченко Н.П. Волновая линейная теория ЛБВ вблизи границы полосы пропускания. //Радиотехника и электроника, 1978, Т. 23, №5, С. 1103-1105.

37. Осин А.В., Солнцев В.А. Электронные волны в запредельных периодических структурах. //Радиотехника и электроника, 1979, Т. 24, №7, С. 1380-1388.

38. Осин А.В., Солнцев В.А. Анализ распространения электронных волн внутри и вне полосы пропускания периодических структур. //Радиотехника и электроника, 1982, Т. 27, №11, С. 2207-2214.

39. Осин А.В., Солнцев В.А. Исследование усиления ЛБВ вблизи (границы полосы пропускания на основе теории возбуждения периодических структур. //Радиотехника и электроника, 1982, Т. 27, №12, С. 2435-2441.

40. Савин В.Б., Кузьмина В.Г. Электровакуумные приборы СВЧ: развитие и применение. "Зарубежная радиоэлектроника". 1984, №9, 63.

41. Канавец В.И., Мозговой Ю.Д., Слепков А.И. Излучение мощных электронных потоков в резонансных замедляющих системах. Москва, МГУ, 1993.

42. Лопухин В.М. Возбуждение электромагнитных колебаний и волн электронными потоками. М., гос. изд. технико-теоретической литературы, 1953г.

43. Власов А.А. ЖЭТФ 8, 291, 1938; Уч. Записки МГУ 75, вып. 2, 1945.

44. Кравченко Н.П., Солнцев В.А. Нахождение комбинационных сопротивлений связи периодических замедляющих систем с использованием экспериментальных данных. //Радиотехника и электроника, 1980, Т. 25, №3, С. 601-605.

45. Дубинов А.Е. Способ осуществления генерации электромагнитных волн в двухпучковой электронной СВЧ лампе. Патент RU 2189661, опубликован 20.09.2002.

46. Савилов А.В. Режим самозахвата электронов в СВЧ системе двухпучкового ускорителя. ЖТФ, т. 66, вып. 9, 1996 г., стр. 148-163.

47. Григорьев А.Д., Янкевич В.Б. Теория и расчет резонансных замедляющих систем. М.: Сов. Радио, 1985.

48. Никольский В.В. Вариационные методы для внутренних задач электродинамики. М.: Наука, 1967.

49. Бугаев С.П., Канавец В.И., Кошелев В.И., Черепенин В.А. Релятивистские многоволновые СВЧ генераторы. Новосибирск, 1991.

50. Канавец В.И. Метод разделения вихревых и кулоновских полей в приложении к задачам нелинейной электроники СВЧ. //Колебательные явления в потоках заряженных частиц. Л., 1978, С. 11-27

51. Бугаев С.П., Кошелев В.И., Канавец В.И. Черепенин В.А. Релятивистский многоволновый черенковский генератор. Письма в ЖТФ, 1983, №22, С. 1385.

52. Абубакиров Э.Б., Белоусов В.И. и др. Экспериментальная реализация циклотронно-резонансной селекции мод в релятивистских электронных высокочастотных генераторах черенковского типа. Письма в ЖЭТФ, 1983, Т. 9, №9, С. 533.

53. Рошаль А. С. Моделирование пучков заряженных частиц. М.: Атомиздат, 1979, 224 с.

54. Хокни Р., ИствудДж. Численное моделирование методом частиц. М.: Мир, 1987, 638 с.

55. Доусон Дж.И., Лин А.Т. Моделирование методом частиц. //Основы физики плазмы. М.: Энергоатомиздат, 1984, С. 83-146.

56. Вайнштейн Л.А., Назарова М.В. Метод опорных частиц в сверхвысокочастотной электронике. Лекции по электронике СВЧ (4-я школа-семинар инженеров), Кн. 2. Изд. Саратовского ун-та, 1978, С. 3-34.

57. Ильин В.П. Численные методы решения задач электрооптики. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1974, 202 с.

58. Голеницкий И.И., Духина Н.Г., Каневский Е.И. Комплексный расчет трехмерных электроннооптических и магнитных фокусирующих систем. Электронная техника, сер. СВЧ-техника, вып.2(482), 2003.

59. Днестровский Ю.Н., Костомаров Д.П. Математическое моделирование плазмы. М.: Мир, 1980, 320 с.

60. Краус А.Д. Охлаждение электронного оборудования.// Ленинград, изд. «Энергия», 1971г.

61. Канавец В.И., Лопухин В.М., СандаловА.Н. Лекции по электронике СВЧ. Изд. Саратовского ун-та, 1974.

62. КацА.М., Ильина Е.М., Манькин И.А. Нелинейные явления в СВЧ приборах О-типа с длительным взаимодействием. М.:"Сов. радио", 1975, 296 с.

63. Солнцев В.А. Лекции по электронике СВЧ. (4-ая зимняя школа-семинар инженеров). Изд. Саратовского ун-та, 1978, 226 с.

64. Вайнштейн Л.А. Лекции по электронике СВЧ и радиофизике. Изд. Саратовского ун-та, 1981

65. Солнцев В.А., Ведяшкина К.А. Двумерные модели и нелинейные уравнения аксиально-симметричных потоков. //Электронная техника, Сер. 1, Электроника СВЧ, 1975, Вып. 2, С. 34-44.

66. Солнцев В.А., Ведяшкина К.А. Численный анализ двумерных моделей аксиально-симметричных электронных потоков. //Электронная техника, Сер. 1, Электроника СВЧ, 1975, Вып. 4, С. 60-72.

67. Потапов Ю.В. Проектирование СВЧ устройств. EDA Expert, №4(77), 2003г.

68. Голеницкий И.И., Кущевская Т.П., Румянцев С.А. Программа «ЭОС2» для моделирования осесимметричных и плоских электронно-оптических систем. Электронная техника. Сер. СВЧ-техника, вып. 2(478), 2001, стр. 65-70.

69. Silaev S.A. Application of the code ISFEL3D for three-dimensional RF structure calculations. Proc. Int. Univ/ Conf., "Electronics and Radiophysics of Ultra-high Frequencies", St. Petersburg, May 24-28,1999, p.407-410.

70. Frequency-domain code Dev.5.0 for analysis of coupled-cavity traveling wave tubes, klystrons and their/A.V. Konnov, A.V. Malykhin//Proceedings of VI International Vacuum Electronics Conference, IVEC 2005, Noordwijk, Netherlands; pp. 195-198.

71. Корнеева Т. Фазированные антенные решетки. Перспективные программы НИОКР. Обзор. Microwave Journal, 1996, v.39, №2, p. 113-124; 1997, v.40, №5, p.228-232; №6, p.84-92.

72. A.A. Толкачев, О некоторых тенденциях развития радиолокационных и связных систем. Вакуумная СВЧ электроника. Сборник обзоров. Н.Новгород, ИПФ РАН , 2002, с. 160.

73. Белугин В.М., Васильев А.Е., Ветров В.В., Розанов-Н.Е. Создание мощных широкополосных непрерывных ламп бегущей волны для передающих устройств. // Москва, МРТИ РАН, препринт №2007-02.

74. Белугин В.М., Васильев А.Е., Ветров В.В., Розанов Н.Е. Разработка, методы расчета и создание широкополосных непрерывных ламп бегущей. Москва, МРТИ РАН, препринт №2005-03.

75. Корепин Г.Ф., Стефаненко А.А. Классификация течей ЭВП СВЧ.-Электронная техника, сер. СВЧ-техника, вып. 1(481),2003.

76. Корепин Г.Ф., Климова Н.Н., Сытник А.Я. Критическое время1 обезгаживания ЭВП СВЧ. Тезисы докладов НТС «Вакуумная техника и технология - 2003».

77. Корепин Г.Ф. Особенности проводимости вакуумного промежутка ЭВП СВЧ. Тезисы докладов НТС «Вакуумная техника и технология - 2003»

78. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизичеоким свойствам газов и жидкостей. //Москва, изд. «Наука», 1972.

79. Тараненко 3. И., Трохименко Я.К. Замедляющие системы, Киев,1965

80. Мозговой Ю.Д., Слепков А.И. Исследование условий согласования в мощных ЛБВ на резонансных замедляющих системах. // Физика и применение микроволн. Труды всесоюзной школы-семинара. М., МГУ, 1991, с.18-21. .

81. Горбунов В.И., Земсков Ю.Б., Мозговой Ю.Д., Слепков А.И. Исследование усиления и самовозбуждения колебаний в мощных ЛБВ вблизи границ* полосы прозрачности. // Физика и применение микроволн. Труды всесоюзной школы-семинара. М., МГУ, 1991, с. 54-57. *

82. Горбунов В.Н., Мозговой Ю.Д., Мухин С.В., Слепков А.И. Исследование изрезанности АЧХ многосекционных ЛБВ на ЦСР.// 44 Всесоюзная сессия, посвященная дню Радио, М., 1989.

83. Ruets J.A., Robinson D., Pavkovich J. The effect of tapered circuits on efficiency for high-power traveling-wave tubes. // IRE Electron Devices Meet., Washington, D.C., Oct. 1960.

84. Rowe J.E., Brackett C.A. Velocity tapering in microwave amplifiers. // IEEE Trans. Electron Devices, vol. ED-12, p.441, aug.1965.

85. Pond N.H., Twiggs R.J. Improvement of traveling-wave tube efficiency through period tapering. // IEEE Trans. Electron Devices, vol. ED-13, p.956. Dec. 1956.

86. Hess R.C. Traveling-wave tube large-signal theory with application to amplifiers having DC voltage tapered with distance. // Ph.D. dissertation, Elec.Eng.Dep., Univ. of California, July 1960.

87. Sauseng O.G., Erastod M.N. Advancements in traveling-wave tube efficiency with combined voltage jump, tapers and enhanced beam bunching. // IEEE Int. Electron Devices Meet., Washington, D.C., Oct. 1966.

88. Кураев A.A., Синицын A.K. Автофазный режим лампы бегущей волны О-типа. Радиотехника и электроника, 1989, Т. 34, №6.

89. Солнцев В.А. Анализ изофазных ламп с бегущей волной. Электронная техника. Сер.1. Электроника СВЧ, 1971, вып. 11.

90. Прокофьев Б.В. Расчёт матриц рассеяния баночных окон сложной конфигурации для волноводных вводов (выводов) энергии ЭВП СВЧ. Электронная техника. Сер.1. Электроника СВЧ. 1991. Вып.3(437). С.4-9.

91. Прокофьев Б.В. Волноводное СВЧ-окно баночного типа. Пат. РФ №1725685.8.12.91. (13.04.90). Кл. Н01 j 23/36. (Изобретения. -1994. №8).

92. Symons R.S. Sealed waveguide window, U.S. Patent 2 958 834.

93. Клэмпитт Л. Мощные электровакуумные приборы СВЧ. М.,«Мир»1 1974г.

94. Алямовский И.В., Муравьева Т.В. Электронная пушка // А.с. на изобретение №381295 от 22.10.71 г. f,

95. Муравьева Т.В., Алямовский И.В., Пушкарева И.М. Электронная пушка // А.с. на изобретение №537564 от 20.06.75г. f.

96. Муравьева Т.В. Электронная пушка // А.с.на изобретение №605478 от 19.07.76г.

97. Алямовский И.В., Муравьева Т.В. Электронная пушка с низковольтным управлением // А.с. на изобретение №584662 от 16.02.76г.

98. Муравьева Т.В., Алямовский И.В. Электронная пушка // А.с. на изобретение №692434 от 26.12.77г.

99. Муравьева Т.В., Алямовский И.В. Электронная пушка с низковольтной модуляцией // А.с. на изобретение №537564 от 20.06.75г.

100. Муравьева Т.В., Платонова Т.А., Золотова Т.Г. Электронная пушка // А.с. на изобретение SU 1316470 17.05.85г.

101. Алямовский И.В. Электронные пучки и электронные пушки. -Москва, Сов.радио, 1966.

102. Максимов Б.Н. и др. Промышленные фторорганические продукты. Справочник.//Ленинград, изд. «Химия», 1990г.

103. Ашкинази Л.А. Катоды для электровакуумных приборов СВЧ. «Итоги науки и техники ВИНИТИ. Электроника». М.,1985, 17, 311-343.

104. Rawls J.L., J.R. Asbley, W,P, Kolb. PPM focusing of convergent beams emerging from partially shielded cathodes.// IEEE Trans. Electron Devices, vol. ED-14, pp.301-305, June 1967.

105. Дирак П. A. M., Принципы квантовой механики, пер. с англ., М., 1960.

106. Евдокимов Ю.В., Тисов И.Н. Теоретическое и экспериментальное исследование усиления в мощных ЛБВ на цепочках связанных резонаторов. М., МИЭМ, труды науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых специалистов -2007, с.341-342.

107. Евдокимов Ю.В. Муравьева Т.В., Колесникова НА Курдышов А.И. Разработка инжектора электронов для мощной широкополосной ЛБВ непрерывного действия. Препринт 2007-1 М., МРТИ РАН, 2007

108. Евдокимов Ю.В. Особенности построения сборочных и измерительных устройств для инжекторов электронов широкополосных ЛБВ. Измерительная техника, 2007, №12, с. 45-48.

109. Евдокимов Ю.В. Муравьева Т.В. Электронная пушка. Патент RU 0073124.