автореферат диссертации по электронике, 05.27.02, диссертация на тему:Оптимизация параметров одно- и многолучевых автогенераторов на двухзазорных резонаторах

904608367

На правах рукописи

ГОРЛИН ОЛЕГ АНАТОЛЬЕВИЧ

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ОДНО- И МНОГОЛУЧЕВЫХ АВТОГЕНЕРАТОРОВ НА ДВУХЗАЗОРНЫХ РЕЗОНАТОРАХ

Специальность 05.27.02 — Вакуумная и плазменная электроника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 3 СЕН 2010

Рязань 2010

004608367

Работа выполнена на кафедре «Электронные приборы» ГОУВПО «Рязанский государственный радиотехнический университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Федяев Валерий Кузьмич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Григорьев Андрей Дмитриевич

доктор технических наук, профессор Царёв Владислав Алексеевич

Ведущее предприятие:

ФГУП "НПП "Торий", г. Москва

Защита состоится «12» октября 2010 г. в зале ученого совета, аудитория 235, в П. часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.211.03 при ГОУВПО «Рязанский государственный радиотехнический университет» по адресу: 390005, г. Рязань, ул. Гагарина, д. 59/1.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять по адресу: 390005, г. Рязань, ул. Гагарина, д. 59/1.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУВПО «Рязанский государственный радиотехнический университет».

Автореферат разослан «30» августа 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.211.03

д-р техн. наук, профессор Б.И. Колотилин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В связи с возрастающим использованием микроволнового излучения для промышленных и технологических целей начался поиск простых по конструкции источников СВЧ энергии средней и большой мощности с достаточно высоким КПД. В первую очередь внимание специалистов привлек известный с 30-х годов 20-го века монотрон. В первых экспериментальных образцах монотронов был получен КПД менее 1 %, и на долгие годы интерес к монотронам был потерян. В последнее время появились публикации по теоретическим расчетам автогенераторов на основе монотрона: была предсказана возможность получения КПД 18 % на мощности 100 киловатт, возможность увеличения электронного КПД до 33 % в коаксиальном монотроне - диотроне, теоретически показана возможность увеличения КПД до 50 % в двухсекционном монотроне с диафрагмой. Особенностью монотронов является то, что амплитуда переменного напряжения на зазоре взаимодействия должна в несколько раз превышать ускоряющее напряжение.

Альтернативой монотронным конструкциям может быть генератор на одном резонаторе с двумя зазорами, разделенными пролетной трубой, с амплитудами напряжений на зазорах, примерно равными ускоряющему напряжению. Двухзазорный резонатор впервые был предложен в виде резонансного отрезка коаксиальной линии, во внешней трубе и внутреннем проводнике которой сделаны соосные отверстия для прохождения электронного потока. Края отверстий образуют два высокочастотных зазора взаимодействия. В таком резонаторе переменные напряжения на зазорах имеют одинаковую амплитуду и противофазны (я-вид колебаний). Другой разновидностью двухзазорного резонатора является резонатор с "плавающей" трубкой дрейфа. В таком резонаторе через зазоры протекает общий ток и напряжения на зазорах синфазны (нулевой вид колебаний). Двухзазорные конструкции нашли довольно широкое применение в многорезонаторных клистронах для скоростной модуляции электронов во входном и промежуточных резонаторах и отбора энергии в выходном резонаторе. Исследованию электронной проводимости и коэффициента взаимодействия для такого применения двухзазорных конструкций посвящено много работ.

Вопросами возможности использования двухзазорных резонаторов в качестве автогенераторов начиная с 30-х годов прошлого века занимались многие отечественные и зарубежные учёные: А.Н. Арсеньева, О. Хайль,

Ю.А. Кацман, С.Д. Гвоздовер, Л.Н. Лошаков, В.М. Лопухин, М. Чодоров, С. Фан, Р.Б. Нельсон, В.П. Панов, В.А. Царёв и др. При этом экспериментально было получено значение КПД не более 25 %, что явилось следствием отсутствия в то время возможностей численного математического моделирования нелинейных режимов и оптимизации параметров.

В связи с появившейся потребностью в простых по конструкции автогенераторах СВЧ настало время провести с использованием современных вычислительных средств оптимизационные расчеты двухзазорных автогенераторов, в том числе многолучевых, и определить их возможности как источников микроволнового излучения средней и большой мощности, что является актуальной задачей.

Цель работы и задачи исследований

Целью настоящей диссертационной работы является исследование нелинейных процессов взаимодействия электронов с полями в одно- и многолучевых автогенераторах СВЧ на двухзазорных резонаторах и нахождение параметров, обеспечивающих оптимальные режимы работы прибора, а также использование полученных результатов для проектирования конкретных автогенераторов на двухзазорных резонаторах.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- проведение аналитического обзора публикаций по генераторам СВЧ простой конструкции и двухзазорным резонаторам;

- определение условий самовозбуждения генераторов на двухзазорных резонаторах;

- модернизация программы экспресс-анализа применительно к особенностям автогенераторов на двухзазорных резонаторах;

- оптимизация по КПД параметров автогенераторов на двухзазорных резонаторах на тс- и 0-виде колебаний в шести зонах генерации с использованием численно-аналитической модели и программы экспресс-анализа;

- исследование влияния различных факторов: пространственного заряда, неоднородностей полей бессеточных зазоров, а для многолучевых многорядных конструкций также нелинейного распределения электрических полей в зазорах - на оптимальные параметры и КПД автогенераторов;

- получение рекомендаций по выбору параметров и режимов,

обеспечивающих максимальный КПД автогенераторов на двухзазорных резонаторах;

- разработка методики проектирования многолучевых многорядных автогенераторов на основе пакета прикладных программ разного уровня;

- сопоставление расчетных и экспериментальных параметров автогенераторов.

Научная новизна выполненных исследований заключается в том, что впервые:

1. Установлены основные закономерности преобразования энергии в автогенераторах на двухзазорных резонаторах и для шести зон генерации оптимизированы внутренние параметры с целью получения максимального КПД.

2. Показано, что при переходе от линейного режима малых амплитуд к нелинейным режимам для получения предельных значений КПД необходимо изменять размеры элементов двухзазорных резонаторов таким образом, чтобы при выполнении фазовых условий самовозбуждения максимум первой гармоники конвекционного тока приходился на область второго зазора.

3. Показано, что с увеличением номера зоны п для получения максимальных значений КПД необходимо увеличивать длину первого зазора /)„; получены аппроксимационные соотношения для расчета В„:

для я-вида В„ = +1.05 - 0.4("ч>, для 0-вида Оп=Пй+1.5 - 0.6".

4. Идентифицирован механизм увеличения КПД с ростом номера зоны п\ КПД в центре зон растет с увеличением п для л-вида колебаний с 14 % на нулевой зоне до 65 % на пятой, для нулевого вида - с 40 % на нулевой зоне до 66 % на пятой, в основном за счёт уменьшения потерь на скоростную модуляцию в первом зазоре.

5. Выявлено, что в многолучевой двухрядной конструкции генератора из-за различия амплитуд напряжений на зазорах разных рядов и нелинейного изменения напряжения по продольной координате длинного первого зазора не совпадают условия реализации максимального КПД для лучей разных рядов, что приводит к уменьшению общего КПД по сравнению с однолучевым генератором (для 30-лучевого двухсекционного генератора сантиметрового диапазона на нулевой зоне 0-вида с 40 % до 34 %, для первой зоны л-вида с 51 % до 42 %).

6. Установлено, что в многорядной конструкции с длинным первым зазором концентрация электрического поля у торца зазора сдвигает центр эквивалентного зазора в сторону торца, что приводит к увеличению

оптимальной длины пролётной трубы примерно на 15 % по сравнению со случаем однородного поля.

7. Проведена апробация расчетных моделей путем сопоставления расчётных данных с результатами эксперимента, выполненного М.Чодоровым и С.Фаном на макете двухзазорного автогенератора с регулируемыми зазорами с максимальным КПД 24 %. Расхождение по КПД расчетных и экспериментальных значений и зависимостей составило не более 2.5 %.

Достоверность теоретических результатов обеспечивается построением математических моделей на основе фундаментальных исходных уравнений и законов, корректностью упрощающих предположений, соответствием результатов расчета и решений тестовых задач, а также соответствием расчетных и экспериментальных параметров автогенераторов.

Практическая значимость состоит в следующем:

1. Получены соотношения для расчета амплитудных условий самовозбуждения генераторов на двухзазорных резонаторах, для пускового тока и минимального первеанса потока.

2. Для шести зон генерации 0- и л-вида колебаний определены конкретные значения нормированных размеров и режимов, необходимых для получения максимальных значений КПД автогенераторов.

3. Рекомендовано для практического применения в качестве автогенераторов на л-виде колебаний использовать двухзазорные резонаторы, работающие на первой зоне с электронным КПД 50 % и на второй зоне с КПД 60 %, а на 0-виде использовать резонаторы, работающие на первой зоне с КПД 57 % и на нулевой зоне с КПД 40 %.

4. Установлен критерий эквивалентности по КПД автогенераторов с сеточными и бессеточными зазорами на основе равенства их коэффициентов взаимодействия.

5. Разработана методика проектирования многолучевых автогенераторов, основанная на использовании пакета прикладных программ разного уровня для расчета электронных процессов и проектирования электродинамических систем.

6. Разработана и реализована методика установления требуемого соотношения напряжений на зазорах на 0-виде колебаний путем введения индуктивного выступа резонатора за область второго зазора.

7. Показано, что в четырёхлучевом телевизионном клистроде с двухзазорным выходным резонатором при ускоряющем напряжении 9 к В возможна автогенерация на нулевой зоне 0-вида с КПД около 40 %. В эксперименте был получен КПД 44 % при ускоряющем напряжении 9.1

8. Выполнено проектирование трёх вариантов 30-лучевых двухрядных двухсекционных автогенераторов на двухзазорных резонаторах на выходную мощность 240 кВт с КПД 30 % на длине волны 5.45 см с ускоряющим напряжением 24 кВ и общим током 33.6 А. Результаты проектирования переданы в ФГУП «НПП «Исток» для изготовления экспериментальных образцов автогенератора.

Реализация результатов работы

Результаты работы и практические рекомендации по проектированию одно- и многолучевых автогенераторов на двухзазорных резонаторах:

- используются в ФГУП «НПП «Исток» при разработке двухсекционного 30-лучевого автогенератора на двухзазорном резонаторе с выходной мощностью 240 кВт на частоте 5.45 ГГц;

- использованы в ОАО «НПП «Контакт» (г.Саратов) при сопоставлении расчетных и экспериментальных параметров автогенератора на базе клистрода с двухзазорным выходным резонатором;

- используются в учебном процессе РГРТУ в курсах "Вакуумная и плазменная электроника", "Физические основы электроники", "Приборы с комбинированным управлением током", а также при выполнении дипломных проектов и курсовых работ.

Научные положения к результаты, выносимые на защиту

1. Для автогенератора на двухзазорном резонаторе на я-виде колебаний с одинаковыми амплитудами напряжений на зазорах оптимальный по КПД режим, когда максимум первой гармоники тока приходится на область второго зазора, достигается при определенной длине первого зазора £>„, которая с увеличением номера зоны п с погрешностью не более 5 % определяется по аппроксимационному соотношению £>„ =£>, +1.05-0.4(я-1) (я = 2,3,...,5).

2. Для автогенератора на двухзазорном резонаторе на 0-виде колебаний с разными амплитудами напряжений на зазорах оптимальный по КПД режим достигается при определённых значениях амплитуды напряжения на первом зазоре и его длины Пп, которые с погрешностью

не более 5 % определяются по аппроксимационным соотношениям: D„ = D0 +1.5 - 0.6", í„ = - 0.1 (л = 1,2,...,5).

3. С увеличением номера зоны КПД генератора на двухзазорном резонаторе существенно увеличивается (с 14 % на нулевой зоне до 65 % на пятой для противофазного вида колебаний и с 40 % до 66 % для синфазного вида), в основном за счет уменьшения потерь на скоростную модуляцию в первом зазоре из-за требуемого увеличения его длины и соответственно уменьшения активной составляющей электронной проводимости.

4. В многолучевых автогенераторах сантиметрового диапазона на двухзазорных резонаторах нелинейность распределений высокочастотного электрического поля по продольной и поперечной координатам зазоров создает неодинаковые условия оптимального взаимодействия лучей разных рядов с полями зазоров, что приводит к заметному уменьшению электронного КПД по сравнению с однолучевыми конструкциями (с 40 % до 34 % для нулевой зоны синфазного вида колебаний й с 51 % до 42 % для первой зоны противофазного вида колебаний).

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 11 научно-технических конференциях: 15-й международной Крымской конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии", Севастополь, Украина, 12-16 сентября 2005 г.; международных научно-технических конференциях "Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП", г. Саратов (АПЭП-2006, АПЭП-2007, АПЭП-2008); VIII всероссийской научной конференции "Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления" (г. Таганрог, 2006); LXIII научной сессии НТО РЭС имени A.C. Попова, посвященной Дню радио (г. Москва, 2008); научно-технической конференции "Электроника и вакуумная техника: ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА. ТЕХНОЛОГИЯ. МАТЕРИАЛЫ" (г. Саратов, 2009); 52-й, 53-й студенческой научно-технической конференции (РГРТУ, г. Рязань, 2005, 2006); 40-й и 41-й научно-технической конференции (РГРТУ, г. Рязань, 2008,2010).

Публикации

По материалам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, из них 8 статей (в том числе в рецензируемых журналах и изданиях, определенных ВАК Минобрнауки РФ, - 2 статьи), 3 тезиса докладов в материалах российских научно-технических конференций.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, трех приложений, содержит 165 страниц, включая 12 таблиц, 72 рисунка, 74 формулы, список литературы состоит из 87 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается общая характеристика диссертационной работы: обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель работы, изложены основные решаемые задачи, показана научная новизна и практическая ценность работы, приведены основные научные положения, выносимые на защиту.

Первая глава представляет собой обзор литературы по применению двухзазорных резонаторов в приборах клистронного типа. Литературные источники показали, что проведено подробное исследование вопросов, связанных с применением двухзазорных резонаторов в качестве входных, промежуточных и выходных резонаторов многорезонаторных пролетных клистронов. Теоретические исследования, проведенные в 40-50-х годах прошлого века, показали возможность получения в генераторах на двухзазорных резонаторах КПД около 50 %. Расчеты с использованием современного программного обеспечения, проведенные на кафедре ЭП РГРТУ по инициативе проф. В.П. Панова, подтвердили возможность получения таких значений КПД. В экспериментальных макетах автогенераторов на двухзазорных резонаторах на 0-виде колебаний, выполненных М. Чодоровым и С. Фаном (1953 г.), а также Р.Б. Нельсоном (1962 г.), получены значения КПД не более 25 %, что связано с отсутствием в то время численных математических моделей и методов оптимизации на их основе. Сообщений о практической реализации автогенераторов на я-виде колебаний нет. В целом, обзор публикаций показал, что проведение подробных исследований процессов взаимодействия электронного потока с СВЧ полем в автогенераторах на двухзазорных резонаторах в нелинейном режиме и оптимизация их параметров на максимум КПД остаются актуальной задачей.

По результатам проведенного анализа сформулированы цель и задачи настоящей диссертационной работы.

Вторая глава диссертационной работы посвящена разработке методики расчета двухзазорных генераторов с использованием пакета прикладных программ разного уровня. В ней дано описание математических моделей, содержания и возможностей программ.

Сначала для выяснения основных закономерностей и особенностей процесса автогенерации колебаний в автогенераторе на двухзазорном резонаторе использована нелинейная численно-аналитическая модель, основанная на одномерном приближении без учета пространственного заряда (программа ЕХРИА). Электронный КПД по программе ЕХРЯА для каждого зазора определялся по соотношению:

а)

"о 1

где 1"уР - нормированная амплитуда активной составляющей первой гармоники тока, наведенного в цепи соответствующего зазора, £ = £/т/(У0- амплитуда нормированного напряжения на зазорах, IIт -амплитуда переменного напряжения, (У0 - ускоряющее напряжение. Общий электронный КПД автогенератора определялся суммированием КПД первого и второго зазоров, то есть т]е = + . С использованием модели потока из крупных частиц и уравнения Рамо для наведенного тока было получено соотношение:

I Атт N М" /0

где п - номер крупной частицы, N - число крупных частиц на периоде, вт = тЛв, Ав~2п1М — шаг по времени, т - номер шага по времени, М„ - число дискретных шагов движения частицы п в зазоре длиной О, М - число разбиения временного периода на интервалы Ав, /0 - ток луча. Для определения нормированной скорости V„(&„,) и числа шагов М„ был использован алгоритм "шаг за шагом" решения уравнений движения.

Результаты оптимизации, полученные по программе ЕХРЛА, использовались в качестве исходных для уточнения и дальнейшей оптимизации по более сложным, но менее быстродействующим программам, основанным на математических моделях, учитывающих многие факторы и особенности конструкций реальных приборов. В используемом пакете такими программами являются программа анализа двумерных динамических процессов в приборах клистронного типа КЫБ-2, основанная на дискретной модели потока из деформирующихся элементов, и программа 1/РЯ, предназначенная для расчета и проектирования электродинамических систем.

Оптимизация параметров автогенераторов проводилась методом покоординатного спуска при использовании электронного КПД 1]е в качестве функции цели.

Третья глава посвящена исследованию процессов взаимодействия электронов с полями в однолучевых двухзазорных автогенераторах на и- и 0-виде колебаний на шести зонах генерации, а также оптимизации геометрических размеров и режимов автогенератора на двухзазорном резонаторе с целью определения максимальных значений КПД.

Аналитически были определены амплитудные и фазовые условия самовозбуждения генераторов. Получены соотношения для пускового тока и минимального первеанса, начиная с которых возможно самовозбуждение. При проведении формальной оптимизации физическая картина процессов скрыта. Поэтому часть расчетов была представлена в виде семейства кривых с экстремальными точками. В качестве примера на рисунке 1 эти зависимости при оптимизации по I и О, приведены для я-вида. Затем при оптимальных на данном цикле Ь и 0{ были оптимизированы В2 и В результате рассматриваемого цикла оптимизации получен электронный КПД г]е = 49.5 %. Следующие циклы оптимизации привели к небольшому увеличению КПД до 51.3 %.

Рисунок 1 - Процесс оптимизации по Ь (а) и £>, (б). Кривым 1-16 соответствуют £ = 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9; 1.0; 1.1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5; 1.6 при Вг = я 12 рад ; а- = 4.2 рад ; б- Ь и £ соответствуют точкам экстремумов кривых на рис.1, а

Аналогичные расчеты были проделаны для шести зон генерации я- и 0-вида колебаний. Результаты показаны на рисунке 2 и в таблицах 1,2.

а б

Рисунок 2 - Зависимость электронного КПД г)е от £: а - тьвид, б - 0-вид

Таблица 1 - Результаты оптимизации параметров для л-вида колебаний

Зоны Л л, Пе, А, и А,

генерации % % % рад рад рад С

0 -0. 1 14.2 14.1 0.46 1.35 1 0.65

1 -13.9 65.2 51.3 4.71 7.15 1.48 1.4

2 -7.6 68.1 60.5 5.32 13.6 1.33 1.33

3 -4.9 69.5 64.6 5.58 20.1 1.17 1.26

4 -3.6 68.4 64.8 5.71 26.45 1.12 1.21

5 -2.9 67.8 64.9 5.73 32.9 1 1.1

Таблица 2 - Результаты оптимизации параметров для 0-вида колебаний

Зоны генерации Я л > % Пег, % % А> рад А рад А, рад 6

0 -21.7 61.7 40.0 4.25 3.8 1.52 1.6 1.5

1 -11.6 69.5 57.8 5.24 10.5 1.42 1.4 1.4

2 - 5.7 67.8 62.1 5.40 16.8 1.20 1.3 1.3

3 - 4.3 68.7 64.4 5.60 23.2 1.15 1.2 1.2

4 - 3.1 69.0 65.9 5.70 29.6 1.10 1.1 1.2

5 - 2.5 68.6 66.1 5.78 36.0 1.10 1.0 1.2

На 71-виде небольшое значение 77^ =14.1 % для нулевой зоны связано с ограничением размеров трубы дрейфа 1Т из-за смыкания зазоров и неэффективного группирования электронов. КПД преобразования энергии во втором зазоре г]е2 в остальных зонах (и = 1...5) составляет 65...70 % (таблица 1). Для нулевого вида в зонах с 0 по 5 т]л составляет 62...70 % (таблица 2). Общий КПД оказывается меньше на величину потерь энергии в первом зазоре из-за скоростной модуляции электронов (отрицательные значения т]л в таблицах I, 2), которые уменьшаются с

увеличением номера зоны генерации. В целом суммарный электронный КПД автогенератора на двухзазорном резонаторе оказался максимальным на пятой зоне и составил для л-вида 65 % и для 0-вида 66 %.

В целом проведенные исследования показали следующее. Для л-вида колебаний, когда амплитуды напряжений на зазорах одинаковые, оптимальный по КПД режим, для которого максимум первой гармоники тока приходится на область второго зазора, достигается изменением длины первого зазора Д , которая с увеличением номера зоны п с погрешностью не более 5 % определяется по аппроксимационному соотношению £>„ =/)( +1.05-0.4("~1). Для 0-вида колебаний, когда амплитуды напряжений на зазорах разные, оптимальный по КПД режим достигается совместным изменением амплитуды напряжения на первом зазоре и его длины, которые с погрешностью не более 5 % определяются аппроксимационными соотношениями: Ип = О0 + 1.5-0.6", -0.1.

Для практического применения автогенератор на двухзазорном резонаторе на л-виде колебания рекомендовано использовать первую зону с электронным КПД примерно 50 % и вторую зону с КПД 60 %, а на нулевом виде - нулевую зону с КПД 40 % и первую зону с КПД 57.7 %. Для зон с более высоким номером будет велика длина трубы дрейфа и, возможно, более предпочтительным будет размещение на этой длине дополнительных зазоров или системы с распределенным взаимодействием.

Сравнение оптимизированных параметров генератора с сеточными и бессеточными зазорами показало, что размеры, полученные для случая сеточных зазоров, могут быть с погрешностью не более 5 % пересчитаны на размеры бессеточных зазоров при условии равенства расстояний Ь между серединами зазоров и равенства коэффициентов взаимодействия каждого сеточного зазора и усредненных по радиусу потока коэффициентов взаимодействия соответствующих бессеточных зазоров.

Исследование с использованием программы КЫ8-2 влияния пространственного заряда на КПД показало, что в интервале изменения первеанса потока Р от 0 до 0.75-ГО-6 А/Вгп пространственный заряд практически не влияет на КПД, так как процессы взаимодействия происходят при амплитудах переменных напряжений, сравнимых с ускоряющим напряжением. При Р=\-\0~6 А/В2'2 максимальное уменьшение КПД не превышает 2 %.

Для определения г)рез> обеспечивающего максимальные значения электронного КПД 7]е, было получено соотношение:

ч

рез

1

1

1

2 Ve PUln'2 PQ0

2 Ve A) PQo ^ '/e г <^0 которое включает параметры режима генерации £ и 7/е, параметры электронного потока 10 и (70 или Р и (70, параметры резонатора -характеристическое сопротивление р и собственную добротность Q0.

Достоверность математического моделирования и методики оптимизации была проверена путем детального сопоставления результатов расчетов с результатами экспериментальных исследований автогенератора на двухзазорном резонаторе на 0-виде колебаний (a floating-drift-tube klystron), выполненных М. Чодоровым и С. Фаном. Сопоставление показало, что методика, основанная на последовательном использовании программ разного уровня, дает результаты, адекватные экспериментальным, с расхождением не более 2.5 %.

В четвертой главе с использованием полученных результатов и рекомендаций было проведено проектирование многолучевых генераторов на двухзазорных резонаторах и сопоставление результатов расчета с экспериментом. Исследование особенностей процессов взаимодействия в автогенераторах многолучевой конструкции проводилось применительно к конструкции 30-лучевого двухсекционного клистрона со следующими параметрами: U0= 24 кВ, / = 5.5 ГГц(Л = 5.45 см), первеанс одного

луча - 0.3-10~6 А/В212, ток одного луча - 1.12 А, мощность источника питания на одну секцию - 403 кВт, число лучей внутреннего ряда - 5, внешнего ряда - 10. Так как секции идентичны, то расчеты проводились для одной секции из 15 лучей (рисунок 3).

J> * ЛШ? ^ Таблица 3 - Последовательность

оптимизации параметров многолучевого генератора

Рисунок 3 - Двухзазорный резонатор многолучевой конструкции

Вар. D,, рад и рад d2, рад ii V«. %

1 4.25 0.96 1.52 1.58 1.47 40

2 4.25 0.96 1.52 1.58 1.47 31

3 4.02 1.1 0.96 1.65 1.69 39

4 4.02 1.8 0.96 1.65 1.69 34

С использованием пакета прикладных программ EXPRA, KLIS и UPR последовательно было исследовано влияние различных неоднородностей полей многолучевой двухрядной конструкции сантиметрового диапазона на оптимизированные параметры и КПД

автогенератора. Результаты для нулевой зоны нулевого вида приведены в таблице 3. В качестве исходных данных были взяты результаты оптимизации, полученные в главе 3 (вариант 1 в таблице 3). Учет неоднородности поля бессеточного зазора при тех же размерах и режиме привел к уменьшению электронного КПД т]е с 40 до 31% (вариант 2). Изменение длин зазоров £>, и В2 в соответствии с условием эквивалентности сеточных и бессеточных зазоров и оптимизация по расстоянию между серединами зазоров Ь привели к значению г]е = 39 % (вариант 3).

Особенностью многорядной конструкции в сантиметровом диапазоне является заметное изменение поля по поперечному размеру зазоров, примерно как в радиальной линии. Так, по отношению к напряжению на оси резонатора амплитуда напряжения для лучей внутреннего ряда уменьшается в 1.1 раза, а для лучей внешнего ряда - в 1.3 раза. Условия получения максимального КПД для лучей разных рядов оказываются разные (рисунок 4). За счет этого фактора в оптимизированном варианте по сравнению с вариантом 3 произошло уменьшение на 3 % КПД, усредненного по всем лучам. Другой особенностью автогенератора многорядной конструкции является то, что из-за замыкания силовых линий электрического поля на внешнюю трубу резонатора распределение напряженности электрического поля вдоль продольной координаты является нелинейным и эта нелинейность разная для лучей разных рядов. Для лучей внутреннего ряда напряженность поля у конца первого зазора в 1.4 раза больше, чем у его начала, а для лучей внешнего ряда напряженности в начале и в конце зазора различаются в 3.2 раза (рисунок 5).

0.5 д .; 15 16 > 1 ч^, он»«. гч>.

Рисунок 4 - Зависимость электронного КПД от нормированной амплитуды напряжения первого зазора: 1 - для лучей внутреннего ряда, 2 — для лучей внешнего ряда

Рисунок 5 - Распределение электрического поля вдоль первого

зазора: 1 - по оси лучей внутреннего ряда; 2 - по оси лучей внешнего ряда

Данное явление в оптимизированном варианте 4 привело к уменьшению КПД на 2 % и увеличению расстояния Ь в 1.6 раза. В целом нелинейное распределение переменного электрического поля по поперечной и продольной координатам зазоров привело к уменьшению КПД на 6 % - с 40 % (вариант 1) до 34 % (вариант 4). Во всех случаях с использованием программы 11РЯ требуемое соотношение напряжений на зазорах достигалось изменением величины выступа 5 за вторым зазором, а резонансная частота поддерживалась изменением размера /г (рисунок 3).

С использованием разработанной методики было проведено проектирование области взаимодействия трех вариантов двухзазорных многолучевых генераторов с КПД по мощности в нагрузку около 30 % и выходной мощностью 120 кВт на одну секцию: два варианта для нулевой зоны нулевого вида с узким и длинным первым зазором и один вариант для первой зоны л-вида колебаний. Результаты переданы в ФГУП «НПП «Исток» для изготовления экспериментальных образцов автогенераторов.

Сопоставление результатов расчетов и эксперимента было проведено для автогенератора на базе 4-лучевого телевизионного клистрода, изготовленного в ОАО «НПП «Контакт» (г.Саратов). В клистроде использован двухзазорный выходной резонатор. Расчеты показали возможность автогенерации в выходном резонаторе на нулевой зоне нулевого вида колебаний при напряжении 9 кВ на частоте 530 МГц с КПД по мощности в нагрузку 39.7 % при Т]е = 44.6 % и требуемом КПД контура т]к =89 %. В эксперименте автогенерация была получена при напряжении 9.1 кВ с выходной мощностью 3.7 кВт при КПД 44 %. Расхождение расчетных и экспериментальных значений по ускоряющему напряжению составило 1 %. Расчетные и экспериментальные значения КПД по мощности в нагрузку отличались на 5 %.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы, приведен список работ, опубликованных по результатам исследований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. С использованием пакета прикладных программ исследованы процессы в автогенераторах на двухзазорных резонаторах. Установлены основные закономерности преобразования энергии в автогенераторах и оптимизированы внутренние параметры для получения максимального КПД.

2. Показано, что при переходе от линейного режима малых амплитуд к нелинейным режимам для получения экстремальных значений

КПД необходимо изменять режим и размеры элементов двухзазорных резонаторов таким образом, чтобы максимум первой гармоники конвекционного тока приходился на область второго зазора. При этом для центров зон колебаний

- на противофазном л-виде колебаний, для которого равны амплитуды напряжений на зазорах, а протекающие через них токи разные, с увеличением номера зоны необходимо увеличивать длину первого зазора в соответствии с аппроксимационным соотношением Вп = +1.05 - 0.4я""1, где п = 1,2,3,... - номер зоны генерации;

- на синфазном нулевом виде колебаний, для которого равны токи, протекающие через зазоры, а амплитуды напряжений на них могут быть разные, с увеличением номера зоны необходимо уменьшать амплитуду напряжения на первом зазоре по сравнению со вторым, а его длину увеличивать в соответствии с аппроксимационным соотношением Оп =£>0 + 1.5-0.6", где и = 2,3,4,... .

3. Установлено, что максимальные значения электронного КПД в центре зон растут с увеличением номера зоны: для л-вида колебаний с 14 % на нулевой зоне до 65 % на пятой, для нулевого вида - с 40 % на нулевой зоне до 66 % на пятой, в основном за счет уменьшения потерь на скоростную модуляцию в первом зазоре.

4. Рекомендовано для автогенераторов на двухзазорных резонаторах использовать: на я-виде колебаний первую зону с электронным КПД 50 % и вторую зону с КПД 60 %, а на нулевом виде - нулевую зону с КПД 40 % и первую зону с КПД 57.7 %.

5. Установлена эквивалентность по КПД генераторов на двухзазорных резонаторах с сеточными и бессеточными зазорами на основе равенства коэффициентов взаимодействия каждого сеточного зазора и усредненных по радиусу потока коэффициентов взаимодействия соответствующих бессеточных зазоров.

6. Выявлено, что пространственный заряд в пределах практически используемых значений первеанса менее 0.75-Ю-6 А/В312 мало влияет на КПД автогенераторов вследствие больших значений амплитуд переменных напряжений на зазорах, сравнимых с ускоряющим напряжением.

7. Установлено, что в сантиметровом диапазоне в многолучевой двухрядной конструкции генератора в отличие от однорядной не совпадают условия реализации максимального КПД в рядах лучей, расположенных на разном расстоянии от оси системы, что приводит к

уменьшению общего КПД генератора: для 1-й зоны л-вида с 51 % до 42 %, для нулевой зоны 0-вида с 40 % до 34 % .

8. Установлено, что в многорядной многолучевой конструкции с длинным первым зазором концентрация электрического поля у торца зазора сдвигает центр эквивалентного зазора в сторону торца, что приводит к увеличению оптимальной длины пролетной трубы в 1.2 раза по сравнению со случаем однородного поля.

9. Разработана методика проектирования многолучевых многорядных автогенераторов, основанная на использовании пакета прикладных программ разного уровня для расчета электронных процессов и проектирования электродинамических систем.

10. Выполнено проектирование трех вариантов 30-лучевых двухсекционных автогенераторов на двухзазорных резонаторах на выходную мощность 120 кВт на одну секцию с КПД 30 % на длине волны 5.45 см с ускоряющим напряжением 24 кВ и общим током 33.6 А. Результаты проектирования переданы в ФГУП «НПП «Исток» для изготовления экспериментальных образцов автогенераторов.

11. Проведено сопоставление расчетных данных с результатами эксперимента, выполненного на базе многолучевого клистрода с двухзазорным выходным резонатором, настроенным на режим автогенерации. Экспериментально подтверждена показанная в расчетах возможность получения на нулевой зоне синфазного вида колебаний КПД около 40 %.

В целом результаты проведенных исследований показали, что на двухзазорных резонаторах могут быть созданы автогенераторы СВЧ средней и большой мощности с КПД 30 - 50 %.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Федяев В.К., Пашков A.A., Горлин O.A. Исследование параметров одиночных и двойных СВЧ зазоров в нелинейном режиме // Материалы 15-й международной Крымской конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии". 12-16 сентября 2005 г. Т.1. Севастополь, 2005. С. 201-202.

2. Федяев В.К., Горлин O.A., Пашков A.A. Исследование электронного КПД автогенератора на двухзазорном резонаторе с зазорами разной длины // Материалы международной конференции "Актуальные

проблемы электронного приборостроения АПЭП-2006", 19-21 сентября 2006 г. Саратов: СГТУ, 2006. С. 36-42.

3. Горлин O.A. Исследование КПД двухзазорных резонаторов // VIII Всероссийская научная конференция. Таганрог, 2006. С.263-264.

4. Горлин O.A. Влияние пространственного заряда и неоднородности поля зазоров на параметры двухзазорного резонатора // 53-я студенческая научно-техническая конференция "Приборы и устройства СВЧ", 19 апреля 2006 г. Рязань, 2006. С.21-22.

5. Горлин O.A., Гринь Г.Н. Исследование электронного КПД автогенератора на 0-виде колебаний // Электроника: межвуз. сб. науч. тр. Рязань, 2007. С.35-39.

6. Федяев В.К, Горлин O.A., Юркин В.И. Особенности фокусировки потока в автогенераторе СВЧ на двухзазорном резонаторе // Восьмой всероссийский семинар "Проблемы теоретической и прикладной электронной и ионной оптики ". Москва, 2007. С.62-63.

7. Федяев В.К., Горлин O.A. Автогенератор на двухзазорном резонаторе // Материалы международной конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2007". Саратов: СГТУ, 2007. С.74-75.

8. Горлин O.A. Исследование электронного КПД двухзазорного автогенератора на первой зоне синфазного вида колебаний // Вестник РГРТУ. Вып. 23. Рязань, 2008. С.125-128.

9. Федяев В.К., Горлин O.A. Коэффициент полезного действия питрона-двухзазорного автогенератора с противофазным видом колебаний // Труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи имени A.C. Попова. Москва, 2008. С.338-340.

10. Федяев В.К., Горлин O.A. Численное моделирование автогенератора на двухзазорном резонаторе // Материалы международной конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2008", Саратов: СГТУ, 2008. С.49-55.

11. Горлин O.A., Мишин В.Ю., Федяев В.К., Шишков A.A. Проектирование многолучевого автогенератора СВЧ на двухзазорном резонаторе// Вестник РГРТУ. Вып. 31. Рязань, 2010. С.69-72.

Горлин Олег Анатольевич

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ОДНО- И МНОГОЛУЧЕВЫХ АВТОГЕНЕРАТОРОВ НА ДВУХЗАЗОРНЫХ РЕЗОНАТОРАХ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 10.07.10. Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага ксероксная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ.

Рязанский государственный радиотехнический университет. 390005, Рязань, ул. Гагарина, 59/1.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ГЕНЕРАТОРАМ СВЧ ПРОСТОЙ КОНСТРУКЦИИ И ДВУХЗАЗОРНЫМ

РЕЗОНАТОРАМ.

1.1. Автогенераторы на одном резонаторе с одним зазором.

1.1.1. Монотрон.

1.1.2. Отражательный клистрон.

1.1.3. Генератор с тормозящим полем.

1.2. Двухрезонаторные генераторные клистроны.

1.3. Двухзазорные резонаторы.

1.3.1. Резонаторы с противофазным тг-видом колебаний.

1.3.2. Резонаторы с синфазным 0-видом колебаний.

1.3.3. Электронная проводимость и коэффициент взаимодействия двухзазорных резонаторов.

1.4. Генераторы на двухзазорных резонаторах.

1.4.1. Теоретические исследования.

1.4.2. Экспериментальные исследования.

1.5. Выводы.

Глава 2. МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ

ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОНОВ С

ПОЛЯМИ ДВУХЗАЗОРНЫХ РЕЗОНАТОРОВ.

2.1. Общие положения.

2.2. Численно-аналитическая модель.

2.2.1. Способы определения электронного КПД.

2.2.2. Аналитическое решение уравнений движения.

2.2.3. Расчет конвекционного тока.

2.2.4. Структурная схема программы экспресс-анализа ЕХРЛА.

2.3. Описание программы КЫ8-2.

2.4. Описание программы UPR.

2.5. Методика оптимизации параметров двухзазорных автогенераторов.

2.5.1. Выбор функции цели и метода поиска экстремума.

2.5.2. Ограничения на регулируемые параметры.

2.5.3. Последовательность расчетов в методе циклического покоординатного спуска.

2.6. Тестирование программы экспресс-анализа.

2.7. Выводы.

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ПРОЦЕССОВ В

АВТОГЕНЕРАТОРАХ НА ДВУХЗАЗОРНЫХ

РЕЗОНАТОРАХ И ОПТИМИЗАЦИЯ ИХ ПАРАМЕТРОВ.

3.1. Общие вводные замечания.

3.2. Аналитическая оценка КПД.

3.3. Эквивалентные схемы и условия самовозбуждения автогенераторов.i.

3.3.1. Противофазный вид колебаний.

3.3.2. Синфазный вид колебаний.

3.4. Оптимизация параметров автогенератора с противофазным видом колебаний.

3.5. Оптимизация параметров автогенератора с синфазным видом колебаний.

3.6. Установление условий эквивалентности генераторов с сеточными и бессеточными зазорами.

3.7. Расчет КПД резонатора.

3.8. Исследование влияния на КПД пространственного заряда.

3.9. Оптимизация параметров с использованием программы двумерного анализа.

ЗЛО. Проверка достоверности модели и методики сопоставлением результатов расчета и эксперимента.

3.11. Выводы.

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

МНОГОЛУЧЕВЫХ АВТОГЕНЕРАТОРОВ НА

ДВУХЗАЗОРНЫХ РЕЗОНАТОРАХ.

4.1. Базовая конструкция многолучевого автогенератора. Постановка задачи исследований.

4.2. Оптимизация параметров на нулевой зоне синфазного вида колебания.

4.2.1. Однолучевое приближение.

4.2.2. Проектирование резонатора многолучевого автогенератора.

4.2.3. Исследование влияния на КПД изменения поля по радиусу зазоров.

4.2.4. Исследование влияния на КПД нелинейного распределения потенциала по продольной координате зазоров.123;

4.3. Оптимизация параметров на первой зоне синфазного вида колебаний.

4.4. Оптимизация параметров на первой зоне Ti-вида колебаний.

4.5. Варианты и параметры конструкций 30-лучевых автогенераторов.

4.6. Сопоставление результатов расчета и эксперимента.

4.7. Выводы.

Общее кризисное состояние всей экономики страны еще в большей степени относится к технике СВЧ, так как она в основном питалась военными заказами. Поэтому в настоящее время основной задачей этой области техники является развитие применений ее в мирных целях. Эти применения могут быть связаны с переработкой информации (телевидение, связь, новые направления в медицине и биологии) и с преобразованием энергии (нагрев плазмы, диэлектриков, преобразование солнечной энергии, ускорители заряженных частиц). Наиболее важными в настоящий момент являются применения, направленные на развитие «.новых технологий и новых производств. Это прежде всего касается использования СВЧ энергии для нагрева диэлектриков в различных целях. Примером может служить широкое распространение бытовых микроволновых печей.

К традиционным приборам СВЧ: многорезонаторным клистронам, магнетронам, ЛБВ и другим приборам, используемым для целей связи, телевещания, радиолокации, в научных исследованиях, - предъявляются высокие требования по коэффициенту усиления, КПД, стабильности, широкополосности, возможности перестройки частоты и т.д. Эти требования определяют сложность конструкций и высокую стоимость приборов. Применительно к приборам для микроволновых технологий эти требования, во многом, являются избыточными. Для таких приборов основными требованиями являются простота конструкции и, соответственно, изготовления, низкая стоимость при достаточно высоком коэффициенте полезного действия (КПД).

Одним из самых распространенных типов приборов СВЧ являются клистроны: идея преобразования постоянного потока электронов в поток переменной плотности за счёт того, что ускоренные электроны догоняют замедленные, рассматривалась советским физиком Д.А. Рожанским в 1932 г. [1]. Метод получения мощных колебаний СВЧ, основанный на этой идее, был предложен совместно советским физиком А.Ы. Арсеньевой и немецким физиком О. Хайлем в 1935 г. [2, 3]. Первые конструкции пролётных клистронов были предложены и осуществлены в 1939 г. американскими физиками В. Ханоми, И.Г. Меткалфом [4] и независимо от них Р. Варианом и 3. Варианом [5].

В связи с возрастающим использованием микроволнового излучения для промышленных и технологических целей начался поиск простых по конструкции источников СВЧ энергии средней и большой мощности с достаточно высоким КПД. В первую очередь внимание специалистов привлек известный с 30-х годов 20-го века монотрон. В первых экспериментальных образцах монотронов был получен КПД менее 1 % [6] и на долгие годы интерес к монотронам был потерян. В последнее время появились публикации по теоретическим расчетам автогенераторов на монотроне: была предсказана возможность получения КПД 18 % на мощности 100 киловатт [7], возможность увеличения электронного КПД до« 33 % в коаксиальном монотроне - диотроне [8], теоретически показана возможность увеличения КПД до 50 % в двухсекционном монотроне с диафрагмой [9]. Особенностью монотронов является то, что амплитуда переменного напряжения на зазоре взаимодействия должна в несколько раз превышать ускоряющее напряжение.

Альтернативой монотронным конструкциям может быть генератор на одном резонаторе с двумя зазорами, разделенными пролетной трубой [10], с амплитудами напряжений на зазорах, примерно равными ускоряющему напряжению. Двухзазорный резонатор впервые [5] был предложен в виде резонансного отрезка коаксиальной линии, во внешней трубе и внутреннем проводнике которой сделаны соосные отверстия для прохождения электронного потока. Края отверстий образуют два высокочастотных зазора взаимодействия. В таком резонаторе переменные напряжения на зазорах имеют одинаковую амплитуду и противофазны (тс-вид колебаний). Другой разновидностью двухзазорного резонатора является резонатор с "плавающей" трубкой дрейфа [11, 12, 13]. В таком резонаторе через зазоры протекает общий ток и напряжения на зазорах синфазны (0-вид колебаний). Двухзазорные конструкции нашли довольно широкое применение в многорезонаторных клистронах для скоростной модуляции электронов во входном и промежуточных резонаторах и отбора энергии во входном резонаторе. Исследованию электронной проводимости и коэффициента взаимодействия для такого применения двухзазорных конструкций посвящено много работ, список которых и обобщенные результаты приведены в [14-16].

Возможность использования двухзазорных резонаторов в качестве автогенераторов теоретически и экспериментально была показана в 1940 -1950-х годах в ряде работ [10, 12]. При этом экспериментально были получены значения КПД не более 25 %, что явилось следствием отсутствия в то время возможностей численного математического моделирования нелинейных режимов и оптимизации параметров.

В связи с появившейся потребностью впростых по конструкции автогенераторах СВЧ настало время провести с использованием современных вычислительных средств оптимизационные расчеты двухзазорных автогенераторов, в том числе многолучевых, и определить их возможности как источников микроволнового излучения средней и большой мощности.

Основной целью диссертационной работы является исследование нелинейных процессов взаимодействия электронов с полями одно- и многолучевых автогенераторов СВЧ на двухзазорных резонаторах и нахождение параметров, обеспечивающих оптимальные режимы работы прибора, а также использование полученных результатов для проектирования конкретных автогенераторов на двухзазорных резонаторах.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- проведение аналитического обзора публикаций по генераторам СВЧ простой конструкции и двухзазорным резонаторам;

- определение условий самовозбуждения генераторов на двухзазорных резонаторах;

- модернизация программы экспресс-анализа применительно к особенностям автогенераторов на двухзазорных резонаторах;

- оптимизация по КПД параметров автогенераторов на двухзазорном резонаторе на тс- и 0-виде колебаний в шести зонах генерации с использованием численно-аналитической модели;

- исследование влияния различных факторов: пространственного заряда, неоднородностей полей бессеточных зазоров, а для многолучевых многорядных конструкций также нелинейного распределения электрических полей в зазорах - на оптимальные параметры и КПД автогенераторов;

- выработка рекомендаций по выбору параметров и режимов, обеспечивающих максимальный КПД автогенераторов на двухзазорных автогенераторах; ^

- разработка методики проектирования многолучевых многорядных автогенераторов на основе пакета прикладных программ разного уровня;

- сопоставление расчетных и экспериментальных параметров автогенераторов.

Научная новизна выполненных исследований заключается в том, что впервые:

1. Установлены основные закономерности преобразования энергии в автогенераторах на двухзазорных резонаторах, и для шести зон генерации оптимизированы внутренние параметры для получения максимального КПД.

2. Показано, что при переходе от линейного режима малых амплитуд к нелинейным режимам для получения предельных значений КПД необходимо изменять размеры элементов двухзазорных резонаторов таким образом, чтобы при выполнении фазовых условий самовозбуждения максимум первой гармоники конвекционного тока приходился на область второго зазора.

3. Показано, что с увеличением номера зоны п для получения экстремальных значений КПД необходимо увеличивать длину первого зазора Вп. Получены аппроксимационные соотношения для расчета Оп: для 7г-вида

А, = А +1 -05 - 0.4("1), для 0-вида £>„ = £>0 +1.5 - 0.6".

4. Идентифицирован механизм увеличения КПД с ростом номера зоны п: КПД в центре зон растет с увеличением п для я-вида колебаний с 14 % на нулевой зоне до 65 % на пятой, для 0-вида с 40 % на нулевой зоне до 66 % на пятой, в основном, за счёт уменьшения потерь на скоростную модуляцию в первом зазоре.

5. Обнаружено, что в многолучевой двухрядной конструкции генератора из-за различия амплитуд напряжений'■на зазорах разных рядов и нелинейного изменения переменного напряжения по продольной координате длинного первого зазора не совпадают условия реализации максимального электронного КПД для лучей разных рядов, что приводит к уменьшению общего КПД по сравнению с однолучевым генератором (для 30-лучевого генератора сантиметрового диапазона на нулевой зоне 0-вида с 40 % до 30 %, для первой зоны тс-вида с 51 % до 42 %).

6. Установлено, что в многорядной конструкции с длинным первым зазором концентрация электрического поля у торца зазора сдвигает центр эквивалентного зазора в сторону торца, что'1 приводит к увеличению оптимальной длины пролётной трубы, примерно, на 15 % по сравнению со случаем однородного поля.

7. Проведена экспериментальная апробация расчетных моделей путем сопоставления расчётных данных с результатами эксперимента выполненного в 1953 г. М. Чодоровым и С. Фаном на макете двухзазорного автогенератора с регулируемыми зазорами с максимальным КПД 24 %. Расхождение по КПД расчетных и экспериментальных значений и зависимостей составило не более 2.5 %.

Практическая значимость состоит в следующем:

1. Получены соотношения для расчета амплитудных условий самовозбуждения генераторов на двухзазорных резонаторах, пускового тока и минимального первеанса потока.

2. Для шести зон генерации 0- и тс-вида колебаний определены конкретные значения нормированных размеров и режимов, необходимых для получения максимальных значений КПД автогенераторов.

3. Рекомендовано для практического применения в качестве автогенераторов на тс-виде колебаний использовать двухзазорные резонаторы, работающие на первой зоне с КПД 50 % и на второй зоне с КПД 60 %, а на 0-виде использовать резонаторы, работающие на первой зоне с КПД 57 % и на нулевой зоне с КПД 40 %.

4. Установлен критерий эквивалентности по КПД автогенераторов с сеточными и бессеточными зазорами на основе равенства их коэффициентов-взаимодействия.

5. Разработана методика проектирования многолучевых автогенераторов, основанная на использовании пакета прикладных программ разного уровня для расчета электронных процессов и проектирования электродинамических систем.

6. Разработана и реализована методика установления требуемого соотношения напряжений на зазорах на 0-виде колебаний путем введения индуктивного выступа резонатора за область второго зазора.

7. Показано, что в четырёхлучевом телевизионном клистроде с двухзазорным выходным резонатором при ускоряющем напряжении 9.0 кВ на нулевой зоне 0-вида возможна автогенерация с КПД около 40 %. В эксперименте был получен КПД 44 % при ускоряющем напряжении 9.1 кВ.

8. Выполнено проектирование трёх вариантов 30-лучевых двухрядных двухсекционных автогенераторов на двухзазорных резонаторах на выходную мощность 240 кВт с КПД 30 % на длине волны 5.45 см с ускоряющим напряжением 24 1<В и общим током 33.6 А. Результаты проектирования переданы в ФГУП «НПП «Исток» для изготовления экспериментальных образцов автогенераторов.

Реализация результатов работы

Результаты работы и практические рекомендации по проектированию одно- и многолучевых автогенераторов на двухзазорных резонаторах:

- используются в ФГУП «НПП «Исток» при разработке t» двухсекционного 30-лучевого автогенератора на двухзазорном резонаторе с выходной мощностью 240 кВт на частоте 5.5 ГГц;

- использованы в ОАО «НПП «Контакт» (г.Саратов) при сопоставлении расчетных и экспериментальных параметров автогенератора на базе клистрода с двухзазорным выходным резонатором;

- используются в учебном процессе РГРТУ в курсах "Вакуумная и плазменная электроника", "Физические основы электроники", "Приборы с комбинированным управлением током", а также при выполнении дипломных проектов и курсовых работ.

Достоверность теоретических результатов обеспечивается построением математических моделей на основе фундаментальных исходных уравнений и законов, корректностью упрощающих предположений, соответствием результатов расчета и решений тестовых задач, а также соответствием расчетных и экспериментальных параметров автогенераторов.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Для автогенератора на двухзазорном резонаторе на тг-виде колебаний с одинаковыми амплитудами напряжений на зазорах оптимальный по КПД режим, когда максимум первой гармоники тока приходится на область второго зазора, достигается при определенной длине первого зазора Dn, которая с увеличением номера зоны п с погрешностью не более 5 % определяется по аппроксимационному соотношению +1.05-0.4^ ^ = 2,3,.5).

2. Для автогенератора на двухзазорном резонаторе на 0-виде колебаний с разными амплитудами напряжений на зазорах оптимальный по КПД режим достигается при определённых значения амплитуды напряжения на первом зазоре и его длины, которые с погрешностью не более 5 % определяются по аппроксимационпым соотношениям: Вп =£)0 +1.5 -0.6",

-0.1 (и = 1,2,.5). ч,

3. С увеличением номера зоны КПД генератора на двухзазорном резонаторе существенно увеличивается (с 14 % на нулевой зоне до 65 % на пятой для противофазного вида колебаний и с 40 % до 66 % для синфазного вида), в основном, за счет уменьшения потерь на скоростную модуляцию в первом зазоре из-за требуемого увеличения его длины и, соответственно, уменьшения активной составляющей электронной проводимости.

4. В многолучевых автогенераторах сантиметрового диапазона на двухзазорных резонаторах нелинейность распределений высокочастотного электрического поля по продольной и поперечной координатам зазоров создает неодинаковые условия оптимального взаимодействия лучей разных рядов с полями зазоров, что приводит к заметному уменьшению электронного КПД по сравнению с однолучевыми конструкциями (с 40 % до 34 % для нулевой зоны синфазного вида колебаний и с 51 % до 42 % для первой зоны противофазного вида колебаний).

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на 11 научно-технических конференциях:

- 15-й Международной Крымской конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии", Севастополь, Украина, 12-16 сентября 2005 г.;

- Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2006", Саратов, 19-21 сентября 2006 г.;

- VIII Всероссийской научной конференции "Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления", Таганрог, 2006 г.;

- Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2007", Саратов, 15-19 сентября 2007 г.;

- LXIII Российской научно-технической конференции " Радиотехника, электроника и связь имени A.C. Попова ", Москва, 14-15 мая 2008 г.;

- Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2008", Саратов, 24-25 сентября 2008 г.; *

- Научно-технической конференции "Электроника и вакуумная техника: ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА. ТЕХНОЛОГИЯ. МАТЕРИАЛЫ", 2829 октября 2009 г.;

- 52-й студенческая научно-технической конференции, РГРТА, 2005 г.;

- 53-й студенческая научно-технической конференции, РГРТА, 2006 г.;

- 40-й научно-технической конференции, РГРТУ, 2008 г.

- 41-й научно-технической конференции, РГРТУ, 2010 г.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, приложений. Ее объем составляет 165 страницы машинописного текста, 72 рисунка, 12 таблиц, 87 наименований цитируемых источников, из которых 11 публикации автора диссертации.

4.7. Выводы

1. В данной главе было проведено исследование процессов в многолучевом двухрядном автогенераторе на двухзазорном резонаторе с бессеточными зазорами на 0- и тс-виде колебаний с учетом изменения высокочастотного поля по продольной и поперечной координатам зазоров. В результате исследований было показано: изменение амплитуды высокочастотного напряжения по радиусу торца многолучевого зазора уменьшает электронный КПД для 0-вида нулевой зоны генерации на 4 %, с 40 % до 36 %, для первой зоны тс-вида с 51.3 % до 46.5 %; нелинейное распределения напряженности электрического поля вдоль продольной координаты зазоров уменьшает электронный КПД для 0-зоны ещё на 2 %, с 36 % до 34 %, а тс-вида с 46.5 % до 42 %; показано, что учет пространственного заряда слабо влияет на электронный КПД многолучевого многорядного автогенератора: для нулевой зоны 0-вида генерации усреднённый электронный КПД уменьшился с 30.6 % до 30.3 %, а 7Г-вида с 51.3 % до 49.7 %.

2. Определены оптимизированные параметры автогенераторов на 0- и 7Е-видах колебаний для получения максимально возможных в данном случае КПД.

3. Разработана методика проектирования многолучевых многорядных автогенераторов, основанная на использовании пакета прикладных программ разного уровня для расчета электронных процессов и метода последовательных приближений для проектирования электродинамических систем.

4. Разработана методика получения требуемого соотношения напряжений на зазорах автогенератора на 0-виде с использованием индуктивного выступа за вторым зазором.

5. Выполнено проектирование трех вариантов 30-лучевых двухсекционных автогенераторов на двухзазорных резонаторах на выходную мощность 240 кВт с КПД около 30 % на длине волны 5.45 см с ускоряющим напряжением 24 кВ и общим током 33.6 А. Результаты проектирования переданы в ФГУП «НПП «Исток» для изготовления экспериментальных образцов автогенераторов.

6. Проведено сопоставление расчетных данных с результатами эксперимента, выполненного на базе многолучевого клистрода с двухзазорным выходным резонатором, настроенным в режим автогенерации. Расхождение расчетных и экспериментальных значений по ускоряющему напряжению составило 1 %. Расчетные и экспериментальные значения КПД по мощности в нагрузку отличались на 4 %.

138

Заключение

1. С использованием пакета прикладных программ исследованы процессы в автогенераторах на двухзазорных резонаторах. Установлены основные закономерности преобразования энергии в автогенераторах и оптимизированы внутренние параметры для получения максимального КПД.

2. Показано, что при переходе от линейного режима малых амплитуд к нелинейным режимам для получения экстремальных значений КПД необходимо изменять режим и размеры элементов двухзазорных резонаторов таким образом, чтобы максимум первой гармоники конвекционного тока приходился на область второго зазора, при этом для центров зон колебаний -на противофазном тс-виде колебаний, для которого равны амплитуды напряжений на зазорах, а протекающие че^ез них токи разные, с увеличением номера зоны необходимо увеличивать длину первого зазора в соответствии с апрокеимационным соотношением Ц7 = Д +1.05 -0.4"-1, -на синфазном нулевом виде колебаний, для которого равны токи, протекающие через зазоры, а амплитуды напряжений на них могут быть разные, с увеличением номера зоны необходимо уменьшать амплитуду напряжения на первом зазоре по сравнению со вторым, а его длину увеличивать в соответствии с аппроксимационным соотношением

Д,=£>0+1.5-0.6\

3. Установлено, что максимальное значения электронного КПД в центре зон растут с увеличением номера зоны: для гс-вида колебаний с 14 % на нулевой зоне до 65 % на пятой, для нулевого вида с 40 % на нулевой зоне до 66 % на пятой, в основном, за счет уменьшения потерь на скоростную модуляцию в первом зазоре.

4. Рекомендовано для автогенераторов на двухзазорных резонаторах использовать: на тс-виде колебаний первую зону с электронным КПД 50 % и вторую зону с КПД 60 %, а на нулевом виде - нулевую зону с КПД 40 % и первую зону с КПД 57.7 %.

5. Установлена эквивалентность по КПД генераторов на двухзазорных резонаторах с сеточными и бессеточными зазорами на основе равенства коэффициентов взаимодействия каждого сеточного зазора и усредненных по радиусу потока коэффициентов взаимодействия соответствующих бессеточных зазоров.

6. Выявлено, что пространственный заряд в пределах практически л / используемых значений первеанса менее 0.75-10 At В мало влияет на КПД автогенераторов вследствие больших значений амплитуд переменных напряжений на зазорах, сравнимых с ускоряющим напряжением.

7. Установлено, что в сантиметровом диапазоне в многолучевой двухрядной конструкции генератора в отличие от однорядной не совпадают условия реализации максимального КПД в рядах лучей, расположенных на разном расстоянии от оси системы, что приводит к уменьшению общего КПД генератора: для 1-ой зоны тс-вида с 51 % до 42 %, для нулевой зоны 0-вида с 40 % до 34 %.

8. Установлено, что в многорядной многолучевой конструкции с длинным первым зазором концентрация электрического поля у торца зазора сдвигает центр эквивалентного зазора в сторону торца, что приводит к увеличению оптимальной длины пролетной трубы в 1.2 раза по сравнению со случаем однородного поля.

9. Разработана методика проектирования многолучевых многорядных автогенераторов, основанная на использовании пакета прикладных программ разного уровня для расчета электронных процессов и проектирования электродинамических систем. «.

10. Выполнено проектирование трех вариантов 30-лучевых двухсекционных автогенераторов на двухзазорных резонаторах на выходную мощность 120 кВт с КПД 30% на длине волны 5.45 см с ускоряющим напряжением 24 кВ и общим током 33.6 А. Результаты проектирования переданы в ФГУП «Hiill «Исток» для изготовления экспериментальных образцов автогенераторов.

11. Проведено сопоставление расчетных данных с результатами эксперимента, выполненного на базе четырёхлучевого клистрода с двухзазорным выходным резонатором, настроенным в режим автогенерации. Экспериментально подтверждена возможность получения на нулевой зоне синфазного вида колебаний КПД около 40 %. В целом показано, что на двухзазорных резонаторах могут быть созданы автогенераторы СВЧ средней и большой мощности с КПД 40-60 %. Расхождение расчетных и экспериментальных данных для ускоряющего напряжения в центре зоны генерации составило 1 %, и по КПД 4 %.

1. Гапонов В.И. "Электроника", 4.2, М.: Физматгиз, 1960.

2. Трубецков Д.И., Храмов А.Е. Лекции по сверхвысокочастотной электронике для физиков. Т.1. -М.: Физматлит, 2003. 496 с.

3. Heil О., Arsenjewa-Heil А.О. A new method for the generation of short undamped electro-magnetic oscillations of high intensity. Z. Physik, 1935, 95, S. 752-762.

4. Hohn W.C. Methalf G.F. Velocity Modulated Tubes // Proc. I.R.E., 1939, №2. P. 106-116.

5. Varian R.H., Varian S.F. High Frequency Oscillator and Amplifier. J. Appl. Phys., 1939, №10.

6. Millier J. Electron oscillations in high vacuum // Hochfrequenztech. u. Elektroakustik. May 1933. V. 41. P. 156-157.

7. Barroso J.J., Kostov K.G. A 5.7 GHz, 100 kW microwave source based on the monotron concept // IEEE Transactions on Plasma Science. 1999. V. 27, №2. P. 384-396.

8. Кураев А.А., Синицын A.K. Коаксиальный диодный генератор -диотрон // Радиотехника и электроника. 1997. Т.42, №2. С. 214-219.

9. Barroso J. J. Stepped electric-field profiles in transit-time tubes // IEEE Transactions On Electron Devices. 2005. V. 52, № 5. P. 872-877.

10. Шевчик B.H. Основы электроники сверхвысоких частот. M.: Сов. Радио, 1959.

11. Chodorow M., Fan S. A floating-drift-tube klystron // Proc. IRE. 1953. V.41. №1. P.25-31.

12. Панов В.П. Направления развития и особенности клистронов // Методические указания. Рязань: РРТИ 1991. - 36 с.

13. Nelson R.B. A high-power floating-drift-tube klystron // Proc. of the 4-th Int. Congress on microwave tube. Holland. 1962. Sept. P.49-54.

14. Симонов К.Г. Взаимодействие электронного потока с полем двухзазорного резонатора при синфазных полях в зазорах// «Электронная техника», серия I, «Электроника СВЧ», 1967, вып. 2, с. 39-46.

15. Зусмановский С. А., Зимин С. Ф., Симонов К. Г. Взаимодействие электронного потока с полем двухзазорного резонатора, работающего на противофазном виде колебаний // «Электронная техника», серия I, «Электроника СВЧ», 1967, вып. 6, с. 58-71.

16. Зильберман И.И. Расчет параметров двойного высокочастотного зазора с противофазными напряжениями // «Электронное приборостроение», 1968, вып. 5, «Энергия», с. 59-76.

17. Лебедев И.В., под ред. Девяткова Н.Д. Техника и приборы сверхвысоких частот. Изд. 2-е. Электровакуумные приборы СВЧ, Т. 2. М.: Высшая школа, 1972.

18. Muller J.J., Rostas Е.Е. Un generateuer a temps de transit un seul resonateuer de volume (in french) // Helvet. Phys. Acta. 1940. V. 13, № 3. P. 435450.

19. Хольман X.A. Генерирование и усиление дециметровых и сантиметровых волн. -М.: Сов. радио, 1948.

20. Лопухин В.М. Возбуждение электромагнитных колебаний и волн электронными потоками. М.: Гос. изд-во технико-теоретической литературы, 1953.

21. Федяев В.К., Юркин В.И., Пашков A.A. Влияние пространственного заряда на электронную проводимость и КПД монотрона // Электроника: Межвуз. сб. науч. тр. Рязань: РГРТУ, 2006. С. 53-57.

22. Панов В.П., Кутузова И.В. Взаимодействие несгруппированного потока с высокочастотным полем зазора // Электронные приборы: Межвуз. сб. науч. тр. Рязань: РРТИ, 1992. С. 93-95.

23. Barroso J.J. Split-cavity monotrons achieving 40 percent electronic efficiency // IEEE Transactions on Plasma Science. Piscataway. NJ. 2004. V. 32, № 3.P. 1205-1211.

24. Barroso J.J. Design facts in the axial monotron // IEEE Transactions on Plasma Science. 2000. V. 28, № 3. P. 450-455.

25. Barroso J.J. A triple-beam 6.7 GHz, 340 kW monotron // IEEE Transactions On Electron Devices. 2001. V. 48, № 4. P. 815-817.

26. Barroso J. J., Kostov K. G. Triple-beam monotron // IEEE Transactions On Plasma Science. Piscataway. NJ. 2002. V. 30, № 3. P. 1169-1175.

27. Девятков Н.Д. и др. Авторское свидетельство № 609980, 1940.

28. Коваленко В.Ф. Введение в электронику сверхвысоких частот. Изд-во "Советское радио", 1955.

29. Гвоздовер С.Д. Теория электронных приборов сверхвысоких частот. Гостехиздат, 1956.

30. Кацман Ю.А. Приборы СВЧ. Теория, основы расчета и проектирование электронных приборов. М.: Выбшая школа, 1983.

31. Васильев В.Н. Электронные и квантовые приборы СВЧ. Учебное пособие для вузов. М., "Связь", 1972.

32. Костиенко А.И. Введение в электронику СВЧ. М.: Высшая школа, 1989. !

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

34. Калинин В.И. Дециметровые и сантиметровые волны. Связьиздат,1939г.

35. Leavitt R.P., Wortman D.E., Dropkin H. H IEEE J. Quantum Electronics. 1981. V.EQ-17, №8. P.1333.

36. Warnecke R., Guenard P. Les tube a commande par modulation de vitesse.-Paris.: Gauthiers-villars, 1951.

37. Панов В. П. Направления развития и особенности клистронов // Методические указания. Рязань: РРТИ 1991. - 36 с.

38. Branch G. M. Electron Beam coupling in interaction gaps of cylindrical symmetry // Trans. IEEE. 1961. V. ED-8, № 3. P. 193-207.

39. Петров Г.С. Обобщенные выражения для коэффициента взаимодействия и электронной проводимости в двойном высокочастотном зазоре// Электронная техника, серия I, «Электроника СВЧ», 1969, вып. 5. С. 137—140.

40. Chandra К., Gavin M.R. Klystron with double-gap bunchers // Journ. Of Electronics and control. First series. 1964. V. 16, № 1. P.65-75.

41. Кацман Ю.А., Мовнин C.M. К расчету коэффициента взаимодействия и электронной проводимости для резонаторов с двумя зазорами взаимодействия //Радиотехника и электроника. 1966. Т.11, № 12. С. 2252-2254.

42. Зусмановский С. А., Зимин С. Ф., Симонов К. Г. Коэффициент взаимодействия и электронная проводимость двухзазорного резонатора //Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1970. Вып. 1. С. 55-57.

43. Кацман Ю.А. О проблеме создания подобия трехточечных схем в мощных клистронных генераторах // Известия академии наук СССР, серия физическая X, №1. 1946. С.87-92.

44. Ludi, Helv. Phys. Acta, № 6, 1940.

45. Лошаков JI.H., Гвоздовер С.Д. Теория одноконтурного пролетного клистрона // Известия академии наук СССР, серия физическая X, №1. 1946. С.79-86.

46. Gebauer R. Wiss. Voroff. d.Texhnixhen Hochxhule Darmstadt. 1, 65 (1947); 1,97, 1949.

47. Панов В.П., Балябин А.Н. Клистрон с ленточным лучом // Вопросы радиоэлектроники. Сер.1. № 3.1963. С. 48.

48. Исследование процессов, связанных с взаимодействием электронов с СВЧ полем широкого входного зазора при больших амплитудах. Науч. рук. Панов В.П. Отчет / РГРТА. Рязань. - 1994. - 36 с.

49. Исследование процессов, связанных с взаимодействием электронов с полем резонатора при временах пролета, превышающих период колебаний и возможности создания новых генераторов СВЧ. Науч. рук. Панов В.П. Отчет / РГРТА. Рязань. - 1994. - 22 с.

50. Федяев В.К., Юркин В.И. Программа анализа двумерных динамических процессов в клистронах // Вакуумная и плазменная электроника: Межвуз. сб. науч. тр. Рязань: РРТИ. 1986. С.101-105.

51. Лысенко В .Я., Шишков A.A., Программа расчета параметров аксиально-симметричных резонаторов и регулярных волноводов //Электронная техника Сер. Электроника СВЧ, 1975, Вып.4, с.118-120

52. Шишков A.A., Васин H.H., Сычев В.Б. Расчет азимутально-симметричных видов колебаний в резонаторах, частично заполненных диэлектриком // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ 1985. Вып.5.

53. Федяев В.К., Пашков A.A. Электронная проводимость и коэффициент полезного действия плоского сверхвысокочастотного зазора в нелинейном режиме //Радиотехника и электроника. 2005. Т.50. № 3. С. 361365.

54. Солнцев В. А. Нелинейные явления в вакуумных микроэлектронных структурах // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1998. Т. 6, № 1.С. 54-74.

55. Пашков A.A., Илларионов Ю. И. Методика моделирования нелинейных процессов взаимодействия электронов с полями зазоров приборов клистронного типа//Вестник РГРТА. 2006. Вып. 18. Рязань: РГРТУ. С. 105-107.

56. Shockley N. Currents to conduction induced by a moving charge // Phys. 1939. P. 635.

57. Ramo S. Currents induced by electron motion // Proc. IRE. 1939. №27. P.584.

58. Волков E.A. Численные методы. M.: Физматлит, 2003.

59. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э. 3. Численные методы анализа. -М.: Наука, 1967.

60. Березин В.М., Буряк B.C., Гутцайт Э.М., Марин В.П. Электронные приборы СВЧ. М.: Высшая школа, 1985.

61. Норенков И.П., Маничев В.Б. Основы теории и проектирования САПР. М.: Высш. шк. 1990г.

62. Аттеков A.B., Галкин C.B., Зарубин B.C. Методы оптимизации: М. Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001

63. Васильев Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач: -М. Изд. "Наука", 1988.

64. Романовский П.И. Ряды Фурье. Теория поля. Аналитические и специальные функции. Преобразование Лапласа. М., Наука, 1964.

65. Лебедев И.В., под ред. Девяткова Н.Д. Техника и приборы сверхвысоких частот. Изд. 2-е. Техника СВЧ, Т.1. -М.: Высшая школа, 1970.

66. Горлин O.A. Исследование КПД двухзазорных резонаторов // VIII Всероссийская научная конференция г.Таганрог, 2006. С.263-264.

67. Федяев В.К., Горлин O.A. Автогенератор на двухзазорном резонаторе // Материалы международной конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2007", г.Саратов: СГТУ, 2007. С.74-75.

68. Федяев В.К, Горлин O.A., Юркин В.И. Особенности фокусировки потока в автогенераторе СВЧ на двухзазорйом резонаторе // Восьмой Всероссийский семинар "Проблемы теоретической и прикладной электронной и ионной оптики ", г. Москва. 2007. С.62-63.

69. Горлин O.A., Гринь Г.Н. Исследование электронного КПД автогенератора на 0-виде колебаний // Электроника, Межвузовский сборник научных трудов, 2007. С.35-39.

70. Горлин O.A. Исследование электронного КПД двухзазорного автогенератора на первой зоне синфазном виде колебаний // Вестник РГРТУ. Вып. 23. Рязань, 2008. С. 125-128

71. Кацман Ю.А. Вопросы теории многорезонаторных клистронов. М.: Связьиздат, 1958.

72. Хайков А.З. Клистронные усилители. -М.: Связь, 1974.

73. Григорьев А.Д. Электродинамика и микроволновая техника, 2-е издание , СПб.:Лань, 2007. *

74. Зильберман И.И., Кацман Ю.А. Многорезонаторные пролетные клистроны. Пособие к проектированию по курсу "Техника и приборы СВЧ". Ленинград, 1964.

75. Горлин O.A. Влияние пространственного заряда и неоднородности поля зазоров на параметры двухзазорного резонатора // 53 Студенческая научно-техническая конференция "Приборы и устройства СВЧ", 19 апреля 2006г.

76. Федяев В.К., Горлин O.A. Коэффициент полезного действия Питрона двухзазорного автогенератора с противофазным видом колебаний // Труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи имени A.C. Попова. Москва 2008. С.338-340.

77. Федяев В.К., Горлин O.A. Численное моделирование автогенератора на двухзазорном резонаторе // Материалы международной конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭПъ2008", г.Саратов: СГТУ, 2008. С.49-55.

78. Постановление Правительства РФ от 26 ноября 2007 г. № 809 «О федеральной целевой программе "Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники на 2008-2015 годы"».

79. Bohlen Н.Р., PaloAlto. Advanced high-power microwave Vacuum electron device development // Proceeding of the 1999 Particle accelerator conference. New York. 1999. P. 445-449.

80. Королёв A.H., Лопин М.И., Победоносцев A.C. Многолучевой клистрод для телевидения // Электроника наука, технология, бизнес. - 1998. -№2. - С.23-25.

81. Пугнин В.И., Юнаков А.Н. Мощные многолучевые клистроны // Электронная техника. Сер. 1, СВЧ-ТЕХНИКА. Вып. 1(481). 2003. С.31-39.

82. Горлин OA., Мишин В.Ю., Федяев В.К., Шишков A.A. Проектирование многолучевого автогенератора СВЧ на двухзазорном резонаторе// Вестник РГРТУ. Вып. 31. Рязань, 2010. С.69-72.

83. Панов В.П. Применение ЭВМ для расчета приборов СВЧ (учебное пособие) Рязань: РРТИ 1981. 7б.с.