Оротрон
Cтраница 3
Исключение составляет предложенное в С6О ] устройство, где применен коаксиальный открытый резонатор с бочкообразным внешним зеркалом ( рис. В, 14, а. Более перспективным представляется оротрон на основе ОКЦР с цилиндрическим внешним зеркалом и внутренним ( фокусирующим) зеркалом в виде гиперболоида вращения C62 j, схема которого показана на рис. В. Внутреннее фокусирующее зеркало 3 представляв - - собой гиперболоид вращения, внутренний полость которого - цилиндрический волновод - предназначена для вывода энергии ( через: д-зли J из резонатора. [31]
Рассмотрим вначале вторую задачу: возбуждение полей. Поскольку колебательной системой оротрона является ОР, то при расчете полей необходимо пользоваться теорией возбуждения открытых резонаторов, которая ( см. лекцию 1, а также [7, 8]) сводится к обычной теории возбуждения закрытых систем. [32]
Открытые резонаторы используются в электронике еще мало. Одним из первых приборов такого рода является оротрон - электронный автогенератор миллиметровых и субмиллиметровых волн с открытым резонатором и отражающей решеткой. [33]
Он обладает, по-видимому, определенными преимуществами перед конструкциями типа показанных на рис. В. Вместе с тем нужен, разумеется, подробный анализ свойств обращенного оротрона. [34]
В данной лекции уделим внимание применению открытых резонаторов в сверхвысокочастотной электронике. Открытые резонаторы применяются в целом ряде приборов вакуумной электроники: оротронах, гиротронах и различных вариантах лазеров на свободных электронах. Гиротронам и лазерам на свободных электронах будут посвящены отдельные лекции в следующем томе. В этой же лекции подробно будет рассмотрен оротрон - прибор типа О с открытым резонатором и отражающей решеткой, генерирующий излучение в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн. [35]
 |
Схема коаксиального оротрона. [36] |
Для реализации этого используется резонатор, образованный, как и в оротроне, плоским и вогнутым зеркалами. Однако теперь электронный пучок движется вдоль оси симметрии резонатора, пройдя через отверстие в плоском зеркале. Электроны пучка взаимодействуют с полем излучения в области каустики. Основная сложность здесь связана с необходимостью получить синхронизм электронного потока и волны излучаемого поля, не используя ультрарелятивистские пучки. [37]
Здесь Ф ( у г) функция, определяющая поперечное распределение поля в оротроне. Представление поля в виде (15.16) позволяет легко вычислить электронную мощность взаимодействия и получить аналитически все результаты линейной теории оротрона, а именно найти пусковые токи, пусковые частоты, инкремент нарастания колебаний. [38]
Отсюда видно, что для определения пусковых параметров генератора и его свойств в стационарном режиме достаточно вычислить мощность взаимодействия электронного потока с высокочастотным полем, запасенную в резонаторе энергию и знать характеристики ОР. Причем, как уже обсуждалось выше, для вычисления интегралов в уравнениях (15.14), (15.15) достаточно знать сгруппированный ток в приближении заданного поля, которое дает искомое решение для оротрона. [39]
Напротив, при 6 - 1 4 ( G ( b ] 0) решение уравнения (15.41) соответствует неустойчивому состоянию системы. Это свидетельствует о наличие в системе жесткого возбуждения и гистерезиса. Поэтому представленной выше слабонелинейной теорией оротрона можно пользоваться только при параметре b - 1 4, когда в системе отсутствует гистерезис. [41]
Если плотность возбуждающего тока j ( r, t) задана, то правые части последних двух уравнений могут считаться известными. В приближении фиксированной структуры поля известны также распределения полей. Аналогичное приближение делалось в теории оротрона ( см. том 1, лекция 15), в котором также используется открытый резонатор. [42]
В работах [34, 35] представлены результаты эксперимента на лабораторном макете релятивистского оротрона, генерирующего в миллиметровом и сантиметровом диапазоне длин волн. В работе [34] представлены результаты исследования осесимметричной конструкции ( полый цилиндрический пучок в отрезке многоволнового цилиндрического волновода с гофрированной стенкой), где на волне 9 мм достигнута мощность около 70 МВт. Данная конструкция радикально отличается от классического оротрона. [43]
Это не всегда удобно и позволяет менять частоту лишь в незначительных пределах. Разумеется, коаксиальная конструкция не препятствует осуществлению электронной перестройки в обычных для оротронов пределах. [44]
 |
Схема оротрона и его дифракционной решетки. Здесь d - период решетки. I - ширина канавки. а - глубина канавки. [45] |
Страницы: 1 2 3 4