Введение
1 Анализ современного уровня развития многомодовых пространственно развитых резонансных систем и их применения в мощных электровакуумных приборах клистронного типа 20
1.1 Анализ современного состояния разработок электровакуумных приборов, использующихся в качестве мощных источников микроволнового излучения 20
1.2 Резонаторы для мощных электровакуумных приборов СВЧ клистронного типа
1.2.1 Однозазорные многоканальные резонансные системы с различной упаковкой пролетных каналов 21
1.2.2 Двухзазорные и многозазорные резонаторы 22
1.2.3 Многоканальные резонаторы с неплотным расположением электронных пучков, возбуждаемые на высших видах колебаний 25
1.2.4 Пространственно-развитые резонаторы с пассивными сумматорами мощности 27
1.3 Многочастотные резонансные системы 29
1.3.1 Несинусоидальная скоростная модуляция 30
1.3.2 Конструкции однозазорных резонаторов для несинусоидальной скоростной модуляции 35
1.3.3 Конструкции двухзазорных резонаторов для несинусоидальной скоростной модуляции 37
1.3.4 Резонаторы с кратными частотами основного и высших видов колебаний
.13.4.1 Двухчастотные резонаторы коаксиального типа 39
1.3.4.2 Резонаторы с кратными резонансными частотами 42
1.3.4.3 Резонаторы с тремя кратными частотами 45
1.4 Многолучевые электровакуумные приборы СВЧ клистронного типа, содержащие резонаторы с кратными частотами разных видов колебаний.
1.4.1 Описание основных резонансных систем 48
1.4.2 Применение резонаторов с кратными частотами в многолучевых электровакуумных приборах СВЧ клистронного типа 49
1.5 Фрактальные резонаторы 52
1.6 Резонансные системы монотронных генераторов 54
1.6.1 Многолучевые монотроны с многозазорными электродинамическими системами 61
1.6.2 Секторные многоканальные пространственно-развитые резонаторы в многолучевых монотронах 64
1.6.3 Резонаторы для многолучевых монотронов с возможностью кратности частот 66
1.6.4 Режим кратности частот в двухзазорном двухмодовом резонаторе, установленном на выходе многолучевого монотрона 68
1.7 Резонаторы для сверхмощных СВЧ-приборов с четвертьволновыми и полуволновыми резонансными отрезками 70
1.7.1 Конструктивные особенности электродинамических систем с подвешенной керамической подложкой и микрополосковыми резонаторами 74
1.7.2 Связанные микрополосковые резонаторы 75
1.8 Методы расчета резонансных систем 76
Выводы 78
2 STRONG Аналитический расчет и оптимизация параметров многоканальных однозазорных резонаторов 79
STRONG 2.1 Нелинейные критерии подобия резонаторов 79
2.1.1 Показатель эффективности резонатора, обеспечивающий максимум полосы усиления однолучевых и многолучевых клистронов 79
2.1.2 Показатель эффективности обмена энергией между волнами пространственного заряда в многолучевом электронном потоке и полем резонатора 85
2.2 Аналитический расчет и оптимизация параметров многоканального однозазорного резонатора квадратной формы, настроенного на резонансные частоты кратные двум 89
Выводы 95
3 Аналитический расчет и оптимизация параметров многоканальных двухзазорных и многозазорных резонаторов 96
3.1 Моделирование электродинамических параметров двухзазорного клистронного резонатора 96
3.1.1 Методика аналитического расчета резонансной частоты и характеристического сопротивления 97
3.1.2 Аналитический метод расчета эквивалентной емкости двойного бессеточного зазора 99
3.1.3 Определение эквивалентной емкости двойного бессеточного зазора с помощью метода планируемого эксперимента 101
3.1.4 Методика экспериментального определения характеристического сопротивления 102
3.1.5 Оценка точности полученных результатов
3.2 Аналитический расчет и оптимизация параметров многоканального двухзазорного резонатора с двумя кратными резонансными частотами.. 106
3.3 Аналитический расчет и оптимизация параметров многоканального двухзазорного резонатора с тремя кратными резонансными частотами... 111
3.4 Многолучевой двухзазорный резонатор секторного типа 3.4.1 Конструкция резонансной системы 115
3.4.2 Результаты теоретических расчетов 117
3.4.3 Результаты эксперимента 119
3.5 Многолучевой прямоугольный четырехзазорный резонатор 121
3.5.1 Результаты моделирования 121
3.5.2 Расчет коэффициента взаимодействия и относительной электронной проводимости резонатора 127
3.5.3 Экспериментальные исследования четырехзазорного резонатора. Выводы 134
4 Разработка методов анализа и синтеза многочастотных двухзазорных резонаторов с резонансными отрезками полосковых линий 136
4.1 Многочастотный однолучевой двухзазорный резонатор с подвешенной диэлектрической подложкой и четвертьволновой резонансной линией 136
4.1.1 Результаты моделирования четвертьволновой многочастотной конструкции резонатора с диэлектрической подложкой из керамики... 137
4.1.2 Результаты моделирования четвертьволновой многочастотной конструкции резонатора с диэлектрической подложкой из высокочастотной фторопласта 140
4.2 Результаты аналитического расчета и эксперимента многоканального многочастотного двухзазорного резонатора S-диапазона, выполненного на основе полосковой линии с подвешенной керамической подложкой 147
4.2.1 Конструкция многоканального двухзазорного полуволнового резонатора с подвешенной керамической подложкой с двумя кратными резонансными частотами 147
4.2.2 Численное моделирование многоканального двухзазорного полуволнового резонатора с подвешенной керамической подложкой с двумя кратными резонансными частотами 148
4.2.3 Экспериментальные исследования многоканального двухзазорного полуволнового резонатора с подвешенной керамической подложкой с двумя кратными резонансными частотами 151
4.3 Двухзазорный резонатор для миниатюрных многолучевых микроволновых приборов клистронного типа, выполненный на основе полосковой линии с подвешенной керамической подложкой Х-диапазона.. 156
4.3.1 Конструкции четвертьволнового и полуволнового двухзазорных резонаторов с подвешенной керамической подложкой 156
4.3.2 Результаты моделирования четвертьволнового и полуволнового двухзазорных резонаторов с подвешенной керамической подложкой.. 157
4.4 Двухзазорный многоканальный резонатор, выполненный на основе полосковой линии с подвешенной керамической подложкой с ассиметричной полосковой линией 162
Выводы 165
5 Разработка методов анализа и синтеза характеристик многочастотных двухзазорных резонаторов с электродами сложных форм при их взаимодействии с многолучевым электронным потоком 167
5.1 Новые типы многолучевых пространственно-развитых электродинамических систем для высокоэффективных СВЧ-приборов клистронного типа 167
5.1.1 Описание конструкции резонаторов 167
5.1.2 Результаты численного расчета и эксперимента пространственно-развитого резонатора с опорным стержнем, расположенным на оси прибора 168
5.1.3 Результаты экспериментальных исследований 175
5.1.3.1 Резонатор с радиальным расположением опорного стержня.. 175
5.1.3.2 Результаты экспериментальных исследований резонатора с
расположением опорного стержня на оси прибора 179
5.2 Двухзазорные резонаторы фрактального типа 181
5.2.1 Методика расчета резонансной ячейки фрактального резонатора. 182
5.2.2 Результаты численных исследований резонансных ячеек 186
5.3 Исследование режима двухмодового взаимодействия полей фрактального двухзазорного резонатора с электронным потоком 188
5.3.1 Особенности фрактальных резонаторов 189
5.3.2 Электродинамические характеристики 191
5.3.3 Исследование трехмерного характера распределения продольной компоненты ВЧ поля в пространстве взаимодействия 194
5.3.4 Оценка эффективности взаимодействия с электронным потоком.. 197
Выводы 200
6 Применение новых типов пространственно-развитых электродинамических систем в СВЧ приборах клистронного типа 202
6.1 Усилительный клистрод с пространственно-развитой электродинамической системой 202
6.2 Двухзазорные пространственно-развитые резонаторы для клистрода утроителя частоты 208
6.2.1 Численное моделирование резонансных систем 210
6.3 Резонаторная пространственно-развитая электродинамическая система для СВЧ приборов клистронного типа 214
6.4 Применение пространственно-развитых резонаторов в конструкциях мощных многолучевых монотронов 219
6.4.1 Электродинамические системы многолучевых монотронов 219
6.4.2 Исследование трехзазорного резонатора мощного многолучевого автогенератора монотронного типа 220
6.4.3 Исследование и оптимизация выходных параметров мощного многолучевого монотрона с четырехзазорным резонатором, возбуждаемого на синфазном виде колебаний 223
6.5 Исследование условий возбуждения монотронных колебаний многолучевым электронным потоком в трехзазорном резонаторе с подвешенной керамической подложкой 228
6.5.1 Модель резонатора 229
6.5.2 Моделирование электродинамических и электронных параметров. 231
6.5.3 Расчет характеристического сопротивления резонатора 232
6.5.4 Расчет электронных параметров 234
6.5.5 Новый тип монотронного микроволнового генератора с матричным автоэмиссионным катодом 235
6.6 Исследование и оптимизация электродинамических параметров двухзазорного резонатора многолучевого генератора с тормозящим полем с матричными автоэмиссионными катодами 244
6.6.1 Методика аналитического расчета электродинамических параметров резонатора
6.6.2 Экспериментальные исследования генератора с тормозящим полем с двухзазорным резонатором 253
6.6.3 Новый тип генератора с тормозящим полем и матричным автоэмиссионным катодом 260
Выводы 270
Заключение 274
Список литературы
