Разработка лампы бегущей волны W-диапазона с ленточным электронным пучком и замедляющей системой типа сдвоенная гребенка

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Приведены результаты разработки лампы бегущей волны O-типа W-диапазона с ленточным электронным пучком. Разработана и оптимизирована конструкция замедляющей системы в виде сдвоенной гребенки с широкополосными согласующими устройствами ввода–вывода, проведен расчет ее электродинамических параметров. Представлены результаты трехмерного компьютерного моделирования процессов усиления в ЛБВ методом частиц в ячейке. Получен коэффициент усиления, превышающий 30 дБ в полосе частот около 25 ГГц. Разработан и изготовлен макет электронной пушки с прессованным импрегнированным катодом, фокусирующим электродом и анодом, обеспечивающий формирование ленточного электронного пучка с высокоаспектным соотношением сторон и током 0.1 А. Представлена конструкция вакуумного окна, обсуждается технология его изготовления.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. Н. Титов

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН; Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Email: torgashovra@gmail.com

Саратовский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Россия, ул. Зеленая, 38, Саратов, 410019; ул. Астраханская, 83, Саратов, 410012

И. А. Чистяков

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН; АО «НПП «Алмаз»

Email: torgashovra@gmail.com

Саратовский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Россия, ул. Зеленая, 38, Саратов, 410019; ул. Панфилова, 1, Саратов, 410033

И. А. Навроцкий

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН; АО «НПП «Алмаз»

Email: torgashovra@gmail.com

Саратовский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Россия, ул. Зеленая, 38, Саратов, 410019; ул. Панфилова, 1, Саратов, 410033

Д. Н. Золотых

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН; АО «НПП «Алмаз»

Email: torgashovra@gmail.com

Саратовский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Россия, ул. Зеленая, 38, Саратов, 410019; ул. Панфилова, 1, Саратов, 410033

Р. А. Торгашов

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН; Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Автор, ответственный за переписку.
Email: torgashovra@gmail.com

Саратовский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Россия, ул. Зеленая, 38, Саратов, 410019; ул. Астраханская, 83, Саратов, 410012

О. Р. Абрамов

Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Email: torgashovra@gmail.com
Россия, ул. Астраханская, 83, Саратов, 410012

Е. В. Горшкова

АО «НПП «Алмаз»

Email: torgashovra@gmail.com
Россия, ул. Панфилова, 1, Саратов, 410033

В. В. Емельянов

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН; АО «НПП «Алмаз»

Email: torgashovra@gmail.com

Саратовский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Россия, ул. Зеленая, 38, Саратов, 410019; ул. Панфилова, 1, Саратов, 410033

Н. М. Рыскин

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН; Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Email: torgashovra@gmail.com

Саратовский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Россия, ул. Зеленая, 38, Саратов, 410019; ул. Астраханская, 83, Саратов, 410012

Список литературы

  1. Григорьев А.Д. Терагерцевая электроника. М.: Физматлит, 2021.
  2. Zhang X.-C., Xu J. Introduction to THz Wave Photonics. N.Y.: Springer, 2010. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-0978-7
  3. Rieh J.-S. Introduction to Terahertz Electronics. N.Y.: Springer, 2021. https://doi.org/10.1007/978-3-030-51842-4
  4. THz Communications. Paving the Way Towards Wireless Tbps / Eds T.Kürner, D.M. Mittleman, T. Nagatsuma. Springer Series in Optical Sciences. V. 234. N.Y.: Springer, 2022. https://doi.org/10.1007/978-3-030-73738-2
  5. Paoloni C., Gamzina D., Letizia R. et al. // J. Electromag. Waves Appl. 2021. V. 35. № 5. P. 567. https://doi.org/10.1080/09205071.2020.1848643
  6. Shin Y.M., Baig A., Barnett L.R. et al. // IEEE Trans. 2011. V. ED-58. № 9. P. 3213. https://doi.org/10.1109/TED.2011.2159842
  7. Baig A., Gamzina D., Kimura T. et al. // IEEE Trans. 2017. V. ED-64. № 5. P. 2390. https://doi.org/10.1109/TED.2017.2682159
  8. Karetnikova T.A., Rozhnev A.G., Ryskin N.M. et al. // IEEE Trans. 2018. V. ED-65. № 6. P. 2129. https://doi.org/10.1109/TED.2017.2787960
  9. Shin Y.-M., Stockwell B., Begum R., et al. // IEEE Trans. 2023. V. ED-70. № 6. P. 2738. https://doi.org/10.1109/TED.2023.3241834
  10. Zhang C., Pan P., Cai J. et al. // IEEE Trans. 2023. V. ED-70. № 6. P. 2798. https://doi.org/10.1109/TED.2022.3233291
  11. Yang R., Xu J., Yue L. et al. // IEEE Trans. 2022. V. ED-69. № 5. P. 2656. https://doi.org/10.1109/TED.2022.3161255
  12. Рожнев А.Г., Рыскин Н.М., Каретникова Т.А. и др. // Изв. вузов. Радиофизика. 2013. Т. 56. № 8—9. С. 601.
  13. Каретникова Т.А., Рожнев А.Г., Рыскин Н.М. и др. // РЭ. 2016. Т. 61. № 1. С. 54. https://doi.org/10.1134/S1064226915120116
  14. Давидович М.В. // ЖТФ. 2019. Т. 89. № 2. С. 280. https://doi.org/10.21883/JTF.2019.02.47084.80-18
  15. Shin Y.-M., Barnett L.R., Luhmann N.C. // IEEE Trans. 2009. V. ED-56. № 5. P. 706. https://doi.org/10.1109/TED.2009.2015404
  16. Wang J., Shu G., Liu G. et al. // IEEE Trans. 2016. V. ED-63. № 1. P. 504. https://doi.org/10.1109/TED.2015.2502620
  17. Srivastava V., Srivastava N. // 3rd Intern. Conf. and Workshops on Recent Advances and Innovations in Engineering (ICRAIE). Jaipur, India. 22–25 Nov. N.Y.: IEEE, 2018. P. 1. https://doi.org/10.1109/ICRAIE.2018.8710392
  18. Srivastava V. // IETE Tech. Rev. 2018. V. 36. № 5. P. 501. https://doi.org/10.1080/02564602.2018.1509738
  19. Zheng Y., Gamzina D., Himes L. et al. // IEEE 2020. V. THz-10. № 4. P. 411. https://doi.org/10.1109/TTHZ.2020.2995826
  20. Nguyen K.T., Pasour J.A., Antonsen T.M. et al. // IEEE Trans. 2009. V. ED56. № 5. P. 744. https://doi.org/10.1109/TED.2009.2015420
  21. Ruan C., Wang S., Han Y., et al. // IEEE Trans. 2014. V. ED-61. № 6. P. 1643. https://doi.org/10.1109/TED.2014.2299286
  22. Navrotsky I.A., Burtsev A.A., Emelyanov V.V. et al. // IEEE Trans. 2021. V. ED-68. № 2. P. 798. https://doi.org/10.1109/TED.2020.3041425
  23. Zheng Y., Gamzina D., Popovic B., Luhmann N.C. // IEEE Trans. 2016. V. ED-63. № 11. P. 4466. https://doi.org/10.1109/TED.2016.2606322
  24. Yang L., Wang J., Li H., et al. // IEEE Trans. 2017. V. TPS-45. № 5. P. 805. https://doi.org/10.1109/TPS.2017.2688480
  25. Zhang C., Pan P., Chen X. et al. // Electronics. 2021. V. 10. Р. 3051. https://doi.org/10.3390/electronics10243051
  26. Yin P.C., Xu J., Yang R.C. et al. // IEEE Electron Device Lett. 2022. V. 43. № 8. P. 1343. https://doi.org/10.1109/LED.2022.3187160
  27. Cook A.M., Joye C.D., Kimura T. et al. // IEEE Trans. 2013. V. ED-60. № 3. P. 1257. https://doi.org/10.1109/TED.2012.2232929
  28. Сазонов В.П., Терехина З.Н., Лямзин В.М. // Обзоры по электронной технике. Сер. Электроника СВЧ. 1972. Вып. 3(8). С. 1.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема ЗС типа сдвоенной гребенки.

Скачать (110KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Результаты моделирования электродинамических характеристик ЗС: а — дисперсионные характеристики симметричной (1), антисимметричной (2) моды и электронного пучка при напряжении 12.7 кВ (3); б — зависимость сопротивления связи K от частоты для рабочей +1-й пространственной гармоники.

Скачать (96KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Конструкция широкополосного согласующего устройства ввода/вывода энергии (a) и S-параметры ЗС (б).

Скачать (132KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость коэффициента линейного усиления G от частоты (а) и зависимости выходной мощности P от частоты при различных значениях входной мощности (б): 10 (1), 20 (2), 50 (3), 100 мВт (4).

Скачать (123KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Трехмерная компьютерная модель электронной пушки (a) и фотография экспериментального макета (б): 1 — катод; 2 — фокусирующий электрод; 3 — анод; 4 — электронный поток. Цветами показана энергия электронов, изменяющаяся от 0 до 12.7 кэВ.

Скачать (135KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Экспериментально измеренная ВАХ пушки.

Скачать (45KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Компьютерная модель вакуумного окна в виде наклонно расположенной слюдяной пластины в волноводе.

Скачать (54KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимости КСВ вакуумного окна от частоты при толщине слюдяной пластины 85 мкм и угле наклона 60° (1), 65° (2), 70° (3) и 75° (4).

Скачать (89KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Фотография вакуумно-плотного соединения «слюдяная пластина–металл»: 1 — слюдяной диск, 2 — титановое кольцо, 3 — заготовка из псевдосплава МД-15.

Скачать (225KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Зависимости КСВ от частоты для слюдяного диска толщиной 85 мкм, нормально расположенного в волноводе: 1 — экспериментальные измерения; 2 — результаты расчета по формуле (3).

Скачать (69KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024