Исследование генераторно-усилительных клистронов с генераторной секцией на двухзазорном резонаторе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.02, кандидат наук Ремизова, Татьяна Сергеевна

• Ремизова, Татьяна Сергеевна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Ремизова, Татьяна Сергеевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1. Обзор литературы по генераторным и

генераторно-усилительным приборам клистронного типа

1.1. Однозазорный монотрон

1.1.1. Теоретические исследования

1.1.2. Монотроны с диафрагмой

1.1.3. Экспериментальный однозазорный монотрон

1.2. Генераторы на двухзазорных резонаторах

1.2.1. Генератор А. Арсенъевой и О. Хейлъ

1.2.2. Виды колебаний, принцип действия

1.2.3. КПД автогенераторов на двухзазорных резонаторах

1.3. Электронная проводимость СВЧ зазоров

1.3.1.Электронная проводимость одиночного зазора в линейном режиме

1.3.2. Электронная проводимость одиночного СВЧ зазора в нелинейном режиме

1.3.3. Электронная проводимость двухзазорных резонаторов в линейном

и нелинейном режимах

1.4. Генераторы на многозазорных резонаторах

1.4.1. Четырехзазорный монотрон

1.4.2. Генераторы терагерцового диапазона

1.5. Генераторы с обратной связью

1.5.1. Двухрезонаторные генераторы с обратной связью

1.5.2. Многорезонаторные ГУК с внешней обратной связью

1.6. Трехрезонаторный ГУК с генераторной секцией на двухзазорном резонаторе

1.7. Расчет многорезонаторных клистронов и ускорителей электронов методом самосогласованного поля

1.8. Выводы

60

Глава 2. Моделирование ГУК в самосогласованном режиме

2.1. Вводные замечания. Принцип действия ГУК

2.2. Виды колебаний и режимы работы двухзазорных резонаторов

2.2.1. Виды колебаний

2.2.2. Режим скоростной модуляции и отбора энергии

2.2.3. Режим автогенерации

2.2.4. Совмещенный режим автогенерации и догруппировки электронов

в ГУК

2.3. Анализ процесса установления колебаний в автогенераторе на двухзазорном резонаторе в самосогласованном режиме на основе аналитической теории

2.3.1. Амплитудные и фазовые условия автогенерации

2.3.2. Пусковой ток и минимальный первеанс автогенератора

2.3.3. Расчет переходного процесса установления и срыва колебаний

2.4. Возбуждение резонатора сгруппированным электронным потоком

2.5. Алгоритм моделирования нелинейного самосогласованного режима

на основе модели потока из крупных частиц

2.6. Численно-аналитическая модель ГУК

2.6.1. Решение уравнений движений электронов в зазорах

2.6.2. Движение электронов в пролетных трубах

2.6.3. Оценка влияния пространственного заряда

2.7. Методика определения наведенного тока

2.8. Расчет напряжений на зазорах в самосогласованном режиме

2.9. Программа «RAFT»

2.10. Выводы

Глава 3. Исследование динамических электронных процессов в ГУК.. 109 3.1. Тестирование динамической программы «RAFT»

3.2. Исследование электронной проводимости при амплитудах переменного напряжения больше ускоряющего

3.2.1. Аналитическое решение

3.2.2. Математическое моделирование активной составляющей электронной проводимости

3.2.3. Расчет реактивной составляющей электронной проводимости

СВЧ зазора

3.3. Исследование электронных процессов в ГУК

3.3.1. Определение условий догруппировки электронов в ГУК

3.3.2. Исследование процессов группирования электронов в ГУК на

к-виде колебаний

3.3.3. Исследование процессов группирования электронов в ГУК

на 0-виде колебаний

3.4. Выводы

Глава 4. Оптимизация процессов группирования электронов в ГУК

4.1. Оптимизация итерационного процесса моделирования автогенераторов на двухзазорных резонаторах

4.2. Разработка графической программы отображения информации при исследовании электронных процессов и моделировании ГУК

на двухзазорных резонаторах

4.3. Исследование возможности повышения КПД и выходной мощности трехрезонаторного ГУК

4.4. Сопоставление с трехрезонаторным клистродом в режиме автогенерации

4.5. Оптимизация параметров ГУК на максимум КПД

4.6. Выводы

Заключение

Библиографический список

Приложения

Приложение 1. Свидетельство о регистрации программы

Приложение 2. Акт об использовании

Приложение 3. Акт об использовании

Приложение 4. Акт об использовании

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование генераторно-усилительных клистронов с генераторной секцией на двухзазорном резонаторе»

ВВЕДЕНИЕ

Инновационный механизм развития современной энергетической индустрии неотъемлемо связан с созданием и использованием новых высокоэффективных преобразователей энергии. К последним можно отнести сверхвысокочастотную (СВЧ) энергетику, поскольку в ряде применений она обладает несомненными преимуществами перед другими: не вносит каких-либо загрязнений при нагреве, практически безынерционна в управлении.

Актуальность диссертационной работы связана с появившейся в последнее время потребностью в простых по конструкции и относительно дешевых автогенераторах СВЧ для микроволновых технологий и СВЧ нагрева, в частности, для разогрева нефтяных пластов и плазмы в установках термоядерного синтеза. Перспективными приборами для таких применений признаны прямопролетные генераторы клистронного типа на одном резонаторе (монотрон) с одним или несколькими СВЧ зазорами.

Следует отметить, что первым прибором клистронного типа был автогенератор на двухзазорном резонаторе, описанный в 1935 г. в статье А. Ар-сеньевой и О. Хейль и реализованный в 1936 г. в ЛЭТИ Ю.А. Кацманом. В последующем исследованием и разработкой автогенераторов монотронного типа за рубежом занимались О. Heil, F. Lewellin, A. Bowen, A. Witt, X. Xolman, J.J. Muller, E. Rostas, в СССР и России - С.Д. Гвоздовер, Д.М. Петров, JI.H. Лошаков, Ю.А. Кацман, A.A. Тув, В.А. Солнцев, A.A. Кураев.

В последние годы работы в этом направлении активно ведутся в Национальном ядерном центре Бразилии под руководством J.J. Barroso, в Саратовском государственном техническом университете (СГТУ) под руководством профессора В.А. Царева, в Рязанском государственном радиотехническом университете (РГРТУ). Так в РГРТУ под руководством профессора

В.П. Панова) был разработан, а в АО «НПП «Исток» им. Шокина» впервые

изготовлен и испытан многолучевой монотрон сантиметрового диапазона с длиной волны Х=5.5 см на одном резонаторе с одним широким зазором на

выходную импульсную мощность 104 кВт с КПД 12.5%. В кандидатской диссертации O.A. Горлина численным моделированием была показана возможность получения в генераторе на двухзазорном резонаторе КПД 44% с выходной непрерывной мощностью 3.7 кВт.

Для широкого производства и коммерческой реализации таких автогенераторов необходимо довести КПД по мощности в нагрузке до уровня 50% и более. Это возможно сделать добавлением усилительного каскада из пролетной трубы и выходного резонатора. Увеличение первой гармоники конвекционного тока и, соответственно, КПД в таком клистроне происходит за счет догруппировки электронов после генераторной секции. Кроме того, в таком генераторно-усилительном клистроне (ГУК) устраняется влияние нагрузки на работу генераторной секции.

Исследуемый в диссертации двухрезонаторный ГУК с генераторной секцией на двухзазорном резонаторе имеет ряд преимуществ перед другими СВЧ приборами того же назначения:

• по сравнению с автогенераторами на одном резонаторе с одним или двумя зазорами двухрезонаторный ГУК имеет больший КПД за счет дополнительной группировки электронов и его работа более стабильна за счет развязки генераторной секции от нагрузки;

• будучи автогенератором, прибор в отличие от многорезонаторных клистронов, которые являются усилителями, не требует дополнительного источника возбуждения;

• по сравнению с многорезонаторными (4-6 резонатора) ГУК с внешней обратной связью прибор имеет в 2-3 раза меньшую протяженность ре-зонаторного блока и, соответственно, меньшую массу;

• прибор имеет в несколько раз больший, чем у магнетронов, срок службы, поскольку в нем отсутствует бомбардировка катода электронами неблагоприятной фазы;

• ГУК имеет более высокую, чем у твердотельных генераторов СВЧ, мощность, характерную для традиционных приборов клистронного типа.

Актуальность темы определяется тем, что исследуемые в диссертации двухрезонаторные ГУК с генераторной секцией на двухзазорном резонаторе имеют ряд преимуществ перед другими СВЧ приборами того же назначения и проведение оптимизационных расчетов двухзазорных ГУК, в том числе и многолучевых, представляет большой научный и практический интерес.

Степень разработанности темы. Первые упоминания о ГУК относятся к 70-м годам прошлого столетия, в них автогенерация осуществлялась введением внешней обратной связи между одним из промежуточных резонаторов и входным резонатором.

Цель диссертационной работы заключается в разработке эффективного метода, модели и алгоритма расчета электронных процессов в нелинейных режимах на основе методики самосогласованного поля, а также в исследовании процессов взаимодействия в ГУК с генераторной секцией на двухзазорном резонаторе для определения режимов, обеспечивающих увеличение КПД до уровня более 50%.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:

• провести анализ известных приборов клистронного типа простой конструкции, существующих методов расчета процессов взаимодействия электронов с полями зазоров резонаторов;

• разработать методику, алгоритм и программное обеспечение для оперативного расчета в самосогласованном режиме процессов взаимодействия в ГУК;

• использовать разработанную методику и программу для исследования электронной проводимости зазора в нелинейном режиме;

• провести моделирование физических процессов в ГУК для получения научно-обоснованных рекомендаций по выбору геометрических размеров, режима и параметров области взаимодействия ГУК;

• исследовать с использованием программ разного уровня возможность увеличения КПД двухзазорного трехрезонаторного ГУК;

• сопоставить расчетные и экспериментальные значения КПД клистрода с двухзазорным промежуточным резонатором в режиме самовозбуждения;

• оптимизировать параметры генераторной и усилительной секций для получения предельно возможных КПД ГУК на базе многолучевого клистрона сантиметрового 8-диапазона.

Научная новизна проведенных исследований заключается в том, что впервые получены следующие результаты.

1. Математическим моделированием установлено, что в совмещенном режиме генерации и скоростной модуляции в фазе, обеспечивающей догруппировку электронов после генераторной секции на двухзазорном резонаторе, расстояние между серединами зазоров генераторной секции должно быть увеличено по сравнению с расстоянием для центров первой зоны генерации тг-вида с 7.8 рад до 8.2 рад и для первой зоны генерации 0-вида колебаний с 11 рад до 12 рад.

2. Для реализации и ускорения вычислительного процесса установления напряжений на зазорах резонаторов в самосогласованном режиме введен параметр нижней релаксации, определены оптимальные значения этого параметра, зависящие от нормированной величины эквивалентного сопротивления резонаторов.

3. В оптимизированном по КПД ГУК возможно достижение электронного КПД 70% на первой зоне тс-вида колебаний генераторной секции за счет дополнительного группирования электронов в длинных зазорах с углами пролета в первом зазоре 4.8 рад и 4 рад во втором с минимальным разбросом скоростей.

4. Численным моделированием установлено при амплитудах переменного напряжения больше ускоряющего, что в отличие от имеющихся представлений о монотонном уменьшении активной составляющей электронной проводимости СВЧ зазора до нуля при стремлении угла пролета в зазоре к нулю эта зависимость имеет более сложный вид: к нулю электронная проводимость стремится только при бесконечном возрастании нормированной амплитуды переменного напряжения.

5. Получено аналитическое соотношение для зависимости электронной проводимости от амплитуды переменного напряжения на зазоре, в соответствии с которым электронная проводимость обращается в нуль при нулевом и бесконечном значении нормированной амплитуды и имеет максимум, равный 0.32Go при Um=\ .41 £/0, где Gq=Iq/Uq - проводимость электронного потока; полученное соотношение может служить новым тестом при проверке в нелинейных режимах методик и программ, моделирующих электронные процессы в СВЧ зазорах и включающих: решение уравнений движения электронов, расчет наведенных токов, гармонический анализ Фурье, расчет электронной проводимости.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в том, что в ней получены следующие результаты.

1. Разработаны алгоритм и программа «RAFT» для оперативного теоретического и практического анализа ГУ К в самосогласованном режиме.

2. Для проведения расчетов ГУ К в самосогласованном режиме получены зависимости оптимальных значений коэффициента нижней релаксации по напряжению от величины нормированного эквивалентного сопротивления резонатора R3"; в пределах изменения R." от 2 до 3.4 для к-вида и от 3.6 до 5.1 для 0-вида колебаний эти зависимости с погрешностью менее 1 % аппроксимируются уравнениями прямых.

3. Для визуализации электронных процессов во времени и пространстве была разработана подпрограмма «GRAF», которая включена в состав

программ двумерного моделирования пролетных клистронов «МЕРОЙ.» и «МЕО(8СМ)>>.

4. Определены размеры и режимы двухзазорных резонаторов, обеспечивающие догруппировку сгустка после генераторной секции; для практического применения рекомендована первая зона тс-вида колебаний, когда при угле пролета в первом зазоре 4.7 рад, во втором 2.7 рад, длине трубы между зазорами 4.6 рад и амплитуде переменного напряжения 1.3 С/о амплитуда первой гармоники конвекционного тока в пространстве догруппировки составила 1.75/0, что в 1.5 раза больше значения 1.16/о для двухрезонаторного клистрона.

5. Показано, что при использовании режима догруппировки для трехре-зонаторного ГУК на двухзазорных резонаторах, выбранного в качестве образца, возможно увеличение КПД с 10% до 41% в трехрезонаторной конструкции и до 36% в уменьшенной двухрезонаторной конструкции при сохранении исходных продольных габаритных размеров резона-торных секций.

6. Даны рекомендации по размерам и режимам оптимизированной по КПД конструкции ГУК на базе 18-лучевого клистрона. Электронный КПД 70% был получен на тс -виде колебаний двухзазорного резонатора при углах пролета в зазорах генераторной секции 4.8 рад и 4 рад; длине трубы между ними 3.6 рад; с углом пролета в зазоре однозазорного выходного резонатора 1 рад; длине трубы между резонаторами 5.3 рад; амплитудах напряжений на всех зазорах 1.1 £/0; выходной импульсной мощности 104 кВт.

Методология и методы диссертационного исследования. В процессе выполнения данной диссертационной работы были использованы основы математического анализа и микроволновой электроники, компьютерные методы моделирования и программирования. Исследования проводились компьютерным моделированием с использованием технологий объектно-

ориентированного и модульного программирования среды Visual Studio С++. Достоверность результатов работы подтверждена экспериментально. Научные положения, выносимые на защиту.

1. Режим догруппировки сгустков электронов в пролетной трубе усилительного каскада ГУК, обеспечивающий увеличение первой гармоники конвекционного тока на первой зоне л-вида колебаний в 1.4 раза и 0-вида в 1.2 раза, достигается увеличением угла пролета между зазорами резонатора генераторной секции по сравнению с углом пролета для центров зон генерации с 7.8 рад до 8.2 рад для первой зоны л-вида колебаний и с 11 рад до 12 рад для 0-вида при сохранении амплитудных и фазовых условий самовозбуждения.

2. В самосогласованном режиме установление итерационного вычислительного процесса нарастания амплитуды колебаний на зазорах резонаторов ГУК достигается введением параметра нижней релаксации по напряжению, оптимальные значения которого при минимальном числе итераций зависят от нормированного эквивалентного сопротивления резонаторов R3H и при Яэн=2...3.4 для л-вида колебаний и /?эн=3.6...5.1 для 0-вида с погрешностью менее 0.1% аппроксимируются соотношением (£>нопт=Ь-0.5Яэи, где для л-вида 6=1.9 и для 0-вида ¿>=2.7, соответственно для меньших значений R" значение (оНопт= 1 (R3H=Ro/Rо, R0=U0/I0 - сопротивление луча).

3. Использование длинных зазоров в генераторной секции, работающей на первой зоне л-вида колебаний, с нормированным углом пролета 4.8 рад в первом зазоре и 4 рад во втором позволяет увеличить электронный КПД двухрезонаторного ГУК до 70% за счет дополнительного группирования электронов в таких зазорах и создания режима непрерывно слетающегося сгустка с минимальным разбросом скоростей. Высокая степень достоверности научных результатов подтверждается корректным использованием фундаментальных законов и уравнений при выводе аналитических соотношений, совпадением результатов математиче-

ского моделирования с аналитическими расчетами в области их адекватности, соответствием расчетных и экспериментальных параметров ГУК.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на 14 научно-технических конференциях:

• 9-й Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения», Саратов, СГТУ, 22 - 23 сентября, 2010г.;

• 10-й Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения», Саратов, СГТУ, 19 - 20 сентября, 2012г.;

• 11-й Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения», Саратов, СГТУ, 25 - 26 сентября, 2014г.;

• 20-й Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», Украина, Севастополь, 13-17 сентября 2010г.;

• 21-й Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», Украина, Севастополь, 12 - 16 сентября 2011г.;

• 23-й Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», Украина, Севастополь, 9-13 сентября 2013г.;

• 2-й Всероссийской научно-практической конференции «Приоритетные направления современной Российской науки глазами молодых ученых», Рязань, РГУ, 4-6 ноября 2009г.;

• 15-й Всероссийской научно-технической конференции «Новые информационные технологии в научных исследованиях и в образовании», Рязань, РГРТУ, 17 - 19 ноября 2010г.;

• 1-й Всероссийской конференции «Микроэлектроника СВЧ», Санкт-Петербург, СПбГЭТУ, 4-7 июня 2012г.;

• 55-й научно-технической конференции РГРТУ, Рязань, РГРТУ, 22 апреля, 2008г.;

• 41-й научно-технической конференции, Рязань, РГРТУ, 27 января - 3 февраля 2010г.;

• 42-й научно-технической конференции, Рязань, РГРТУ, 27 января - 3 февраля 2012г.;

• 43-й научно-технической конференции, Рязань, РГРТУ, 3-14 марта 2014г.

Реализация результатов работы. Полученные в диссертации результаты были использованы в ФГУП НПП «Алмаз» г. Саратов при разработке опытного образца автогенератора на двухзазорном щелевом резонаторе с л -видом колебаний, а также используются в учебном процессе РГРТУ при чтении лекций и проведении практических занятий по курсам «Расчет и проектирование микроволновых приборов и систем» и «Вакуумная и плазменная электроника».

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 25 печатных работ, из которых 6 статей в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ, и 8 работ, индексированных в базе данных Scopus.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, приложений. Диссертация изложена на 195 страницах машинописного текста, включает в себя 96 рисунков, 11 таблиц. Список литературы состоит из 111 наименований цитируемых источников, из которых 9 - публикации автора диссертационной работы.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ГЕНЕРАТОРНЫМ И ГЕНЕРАТОРНО-УСИЛИТЕЛЬНЫМ ПРИБОРАМ КЛИСТРОННОГО ТИПА

Обзор литературы будет посвящен генераторным и генераторно-усилительным клистронам (ГУК) прямопролетного типа. Отражательные клистроны не рассматриваются.

1.1. Однозазорный монотрон 1.1.1. Теоретические исследования

Монотрон - простейший источник СВЧ колебаний на одиночном зазоре с большим углом пролета. Схематическое изображение монотрона приведено на рис. 1.1.

ж.

р

1 вых

и0

Рисунок 1.1- Схематическое изображение классического монотрона

Изначально под монотроном подразумевался простой автогенератор с углом пролета в зазоре, превышающим период колебаний СВЧ напряжения. Работа такого автогенератора в области длин зазоров от 2л до 2.8л позволяет получить отрицательное электронное сопротивление (рис. 1.2) зазора и обеспечить возможность возникновения СВЧ колебаний.

Сведения о первых попытках реализации классической конструкции монотрона изложены в работах профессора кафедры электронных приборов РГРТУ В.П. Панова [1, 2]. Еще в конце 20-х годов (Бенхэм 1928 г.) было отмечено, что при углах пролета больших 2л возможно самовозбуждение контура в диоде - возникновение отрицательной проводимости [3]. В 1932 г. А. Витт описал возникновение группирования электронов в диоде, зависящего от разности скоростей и возникающего под действием очень быстро изменяющегося электрического поля при постоянном электронном токе [4].

Рисунок 1.2 - Зависимость электронной проводимости от угла пролета

В 30-х годах было несколько попыток создать диод-генератор на СВЧ. В Германии в 1937 г. Хольманом [5] и Тома была описана схема под названием «двойной слой». На рис. 1.3 изображен электрический двойной слой, через который протекает поток электронов со скоростью У0. Слой ограничен двумя идеально проницаемыми сетками С/1 и С2, отстоящими друг от друга на расстоянии а. Между ними действует напряжение высокой частоты

1/оС08(Ш).

Более современная конструкция диода-генератора с низким КПД 0.1 -0.2% была разработана Левеллином и Боуэном [6] в 1938 г. Для получения требуемых колебательных напряжений обе сетки поместили в объемный резонатор длиной 1а с малыми потерями, как это показано на рис. 1.4. Выходящий из резонатора электронный пучок улавливается собирающим электродом Т7.

0.2

*

в

-0.05

и0 соз(даг)

Рисунок 1.3- Двойной слой, пронизываемый электронным потоком

К

V*

иа

Рисунок 1.4 - Возбуждение объемного резонатора проходящим через него

потоком электронов

В 1942 г. Хансеном и Варианом был получен патент США на монотрон (заявлен 1938 г.) [7]. В патенте отмечается, что для его увеличения желательно увеличение СВЧ электрического поля в направлении движения электронов, что достигается увеличением диаметра резонатора в этом направлении (рис. 1.5). Сведений о реализации монотрона этой конструкции нет. Достаточно полная и достоверная информация о реализации других монотронов отсутствует.

В книге Варнека и Генара (1951 г. Франция) [8] имеется одна фраза: «Хотя он (монотрон) и позволял получать хорошие параметры на СВЧ (Р=500 Вт, Х=6 см), этот прибор сейчас не используется по причине низкого КПД (порядка 1%)», со ссылкой на закрытый отчет США о немецких военных разработках [9]. В книге Лопухина (1953 г.) [10] и в первом издании

учебника Лебедева (1962 г.) [11] сообщалось о неудачных попытках возбудить классический монотрон, в котором невозможно одновременно оптимизировать процессы группирования электронов в сгустки и их взаимодействия с переменным полем при равенстве амплитуды напряженности на входе и выходе резонатора. В книге К.И. Палатова и др. авторов [12] с использованием приближенной аналитической модели при расчете процессов взаимодействия электронного потока с СВЧ полем был получен теоретический КПД в монотроне 11 %,

Рисунок 1.5 - Конструкция монотрона, предложенная Хансеном и Варианом и распределение напряженности поля в нем

Похожие результаты расчета КПД (22%) были получены в 1940 г. Мюллером и Ростасом при угле пролета в моноконтуре 2.34л [13]. Для цилиндрического монотрона с коаксиальным резонатором, который назван авторами диотрон, на основе численного моделирования был получен электронный КПД 33% [14]. В такой схеме электроны движутся в направлении нарастающего СВЧ поля, что позволяет надеяться на существенное повышение КПД. В монотроне, использующем релятивистский [15] электронный пучок, получен теоретический КПД 18%. В работе [16] исследовано влияние релятивистского электронного пучка на процесс возбуждения колебаний в монотроне.

1.1.2. Монотроны с диафрагмой

Кроме классической конструкции исследуются другие усовершенствованные варианты конструкций монотронов. За рубежом исследования в этой области активно ведутся в Бразилии [17 - 22]. Там была предложена конструкция монотрона с «расщепленным» зазором и расчетным значением КПД 40% [22], а также монотрона с двухступенчатым изменением переменного электрического поля с расчетным КПД 57% [17]. Высказано предположение о возможности увеличения КПД до 70% в конструкции с трехступенчатым полем [21].

В [23] рассмотрена конструкция монотрона, повышающая КПД генератора за счет расположения в пространстве взаимодействия перпендикулярно Е-направлению электромагнитного поля нескольких дополнительных модулирующих диафрагм с отверстиями для электронного потока (рис. 1.6). Расположение диафрагм определяется условием фокусировки электронов потока в тормозящую фазу переменного поля на выходной диафрагме.

В работе [24] увеличение КПД энергоотбора в квазиоптическом монотроне, являющимся прототипом [23], осуществляется за счет выбора лучшего соотношения амплитуд поля на модулирующей и выходной диафрагмах. Форма электронного сгустка далека от оптимального значения, что приводит к ограничению максимального КПД генератора.

В [23] разработана конструкция высокоэффективного каскадного монотрона субмиллиметрового и инфракрасного диапазонов длин волн. Использование модулирующих диафрагм с малыми отверстиями дополнительно модулирует электроны по скорости, что приводит к каскадной группировке в переменном поле электродинамической системы и, тем самым, повышает электронную эффективность и снижает стартовый ток монотрона. Конкретных выходных параметров в [23] не приводится, а даются расчетные формулы и рекомендации.

Рисунок 1.6 - Схема монотрона

В работе [2] приведены конструкция и расчет многолучевого монотрона с диафрагмой (рис. 1.7) с импульсной выходной мощностью 146.1 кВт и выходным КПД 38%. Монотрон содержит электронную пушку, объемный резонатор, коллектор и вывод СВЧ энергии. Использование многолучевой конструкции монотрона позволяет существенно повысить величину постоянного тока /0 многолучевого электронного потока, что дает возможность получить на СВЧ зазоре объемного резонатора монотрона амплитуду СВЧ напряжения 1/т, которая значительно превышает амплитуду ускоряющего напряжения С/о. При введении в резонатор диафрагмы в совокупности с выступающими в резонатор пролетными трубами электрическое СВЧ поле резонатора становится неравномерным и увеличивается к выходной части резонатора, что способствует повышению КПД. Согласно теоретическим данным [2] конструкция монотрона с диафрагмой позволяет получить КПД генерации от 30% до 40%.

/

/

/

/

/

/ /

/

/ г / / ? / /

/

(а)

......-?-7-О" / г~А '2. Т< 9 / / : / / / / Л / / у Л

' X......< / / /

(б)

(в)

Рисунок 1.7 - Многолучевой монотрон с диафрагмой: (а) - вид спереди, (б) - вид сбоку, (в) - распределение напряженности поля вдоль пространства

взаимодействия

1.1.3. Экспериментальный однозазорный монотрон

В 2006 г. сотрудниками кафедры электронных приборов РГРТУ и сотрудниками предприятия АО «НПП «Исток» им. Шокина» (наукоград Фря-зино) был впервые создан и испытан монотрон (рис. 1.8), работающий в режиме больших амплитуд ^=ит/и0=4 [1]. КПД составил 12.5%, импульсная мощность - 100 кВт, средняя мощность созданного монотрона - 2 кВт, длина волны - 5.45 см, ускоряющее напряжение - С/о=21 кВ, число лучей - N,=18 и ток электронного потока - /о=40.1 А.

Рисунок 1.8 - Схематическое изображение и фотография 100-киловаттного

монотрона

1.2. Генераторы на двухзазорных резонаторах 1.2.1. Генератор А. Арсеньевой и О. Хейлъ

Одной из особенностей автогенераторов монотронного типа является то, что амплитуда переменного напряжения на зазоре в несколько раз превышает ускоряющее. Так, в монотроне с двухступенчатым полем [18], амплитуда напряжения на второй ступеньке в 7.5 раз превышает ускоряющее. Это должно привести к повышенным потерям в стенках резонатора и затруднить самовозбуждение из-за необходимости получения очень высокого эквивалентного сопротивления резонатора и его нагруженной добротности, что требует применения конструкций с полыми или многолучевыми потоками. Поэтому в качестве автогенераторов в диссертации исследуются двухзазор-ные резонаторы.

Впервые теория генератора на базе конструкции с двумя зазорами и пролетной трубой между ними была изложена в 1935 г. в статье А. А. Ар-сеньевой-Хейль и О. Хейль [25]. Более поздняя конструкция генератора Хей-ля приведена на рис. 1.9. Авторы статьи реализовали идею профессора Ленинградского политехнического института Д. А. Рожанского, высказанную им в 1932 г., о получении электронного потока с переменной плотностью за

счет скоростной модуляции и группирования электронов. Практическая реализация двухзазорного генератора со ссылкой на [25] была выполнена Ю.А. Кацманом в 1936 г. в ЛЭТИ в лаборатории профессора А.А. Шапошникова [26] (рис. 1.10). Была получена генерация в двух зонах на длинах волны 60 см и 120 см.

leufroaro A'-skopptlf »Id Koílektof

Vtrstimfntcrsr Ttit __\ /

Bííritbs-sponnungw

//

Misil!»»- Ausl Khíttíf Ititung

7 i ^

StsuerleJ (6 Strohi«ri«ugungn(t>tir

Рисунок 1.9- Генератор Хейля

Рисунок 1.10 - Двухлучевой генератор Ю.А. Кацмана на двухзазорном

резонаторе

1.2.2. Виды колебаний, принцип действия

Двухзазорный резонатор может использоваться либо на синфазном 0-виде (рис. 1.11, а), либо на противофазном тс-виде колебаний (рис. 1.11,6). На 0-виде колебаний векторы напряженности электрического и магнитного ьТ поля в щелях резонатора направлены в одну сторону. На я-виде колебаний векторы напряженности электрического еГи магнитного поля в щелях резонатора направлены в противоположную сторону.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ремизова, Татьяна Сергеевна, 2015 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Панов, В.П. О создании приборов с большими углами пролета / В.П. Панов, А.А. Шишков, В.И. Юркин, В.П. Рыбачек, П.М. Мелешкевич, В.И. Пугнин, Е.А. Стройков, А.Н. Юнаков // Вестник РГРТУ. - 2013. - Вып.32. -№2. - С. 110-113.

2. Способ генерации СВЧ колебаний и устройство для его осуществления (варианты): Патент № 2391739. РФ: МПК H01J25/74 / Мелешкевич П.М., Пугнин В.И., Стройков Е.А., Юнаков А.Н., Панов В.П., Шишков А.А., Юркин В.И., Рыбачек В.П.; патентообладатель - ФГУП "НПП "Исток". - заявка № 2008150921/09; заявл. 22.12.2008; опубл. 10.06.2010, Бюл. № 16.

3. Benham, W.E. Theory of the internal action of termoionic System at moderately high frequencies / W.E. Benham // Phil. Mag. - 1928. - Vol. 5. -P.641- 662.

4. Witt, A. Generation of microwave frequency / A. Witt // Compt. Rendus-1932.-P. 1005-1007.

5. Хольман, X. Генерирование и усиление дециметровых и сантиметровых волн: учебн. пособ. / X. Хольман. - М.:Советское радио. Пер. с нем. -1948.-130 с.

6. Llewellyn, F. Ultra-high-frequency osullations by means of diodes / F. Llewellyn, A. Bowen // B.S.T. Journal. - 1938. - Vol. 1. - P. 4 - 79.

7. Electron Beam Oscillator: Патент № 2.269.456. США / В. Хансен, P. В ариан; выдан 13.01.1942.

8. Warnecke, R. Les tubeselectroniques a commande par modulation de Vitesse / R. Warnecke, P. Guenard // Paris. - 1951. - 792 p.

9. Патент № 2269456. США.

10. Лопухин, B.M. Возбуждение электромагнитных колебаний и волн электронными потоками: учебн. пособ. / В.М. Лопухин. - М.:ГИТТЛ. -1953.-324 с.

11. Лебедев, И.В. Техника и приборы сверх высоких частот. Электровакуумные приборы СВЧ:учебн. пособ. / И.В. Лебедев. - М.:Высшая школа-1972.-Т. 2.-376 с.

12. Гайдук, В.И. Физические основы электротехники сверхвысоких частот: учебн. пособ. / В.И. Гайдук, К.И. Палатов, Д.М. Петров. -М.:«Советсткое радио». - 1971. - 600 с.

13. Muller, J.J. Un generateuer a temps de transit un seul resonateuer de volume (in french) / J.J. Muller, E.E. Rostas // Helvet. Phys. Acta. - 1940. - № 3. -Vol. 13.-P. 435-450.

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

15. Балакирев, В.А. Теория релятивистского монотрона / В.А. Балакирев, В.О. Подобинский // Проблемы атомной науки и технологии. Исследования ядерной физики. - 2010. - Сер. 53. - № 2. - С. 86 - 88.

16. Клочков, Д.Н. К теории релятивистского монотрона / Д.Н. Клочков, М.Ю. Пекар, А.А. Рухадзе // Радиотехника и электроника. - 1999. - Т.44. -№3. - С. 379 - 384.

17. Barroso, J.J. А 5.7 GHz, 100 kW microwave source based on the mono-tron concept / J.J. Barroso, K.G. Kostov // IEEE Transactions on Plasma Science. -1999. - № 2. - Vol. 27. - P. 384 - 396.

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

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

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

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

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

23. Монотрон: Патент № 2118869. РФ: МПК Н01J / Алексеев Ю.К, Сухорукое А.П.; патентообладатель - Физ. фак. МГУ им. М.В. Ломоносова; опубл. 27.10.2002, Бюл. № 30.

24. Алексеев, Ю.К. Квазиоптический монотрон / Ю.К. Алексеев, А.И. Костиенко // Электронная техника. Электроника СВЧ. - 1987. - Сер. 1. -Вып. 404.-№ 10.-С. 16-21.

25. Arsenjewa-Heil, A.A. Eine neue Methode zur Erzeugung kurzer, ange-dampfter, elektromagnetischer Wellen grober Intensität / A.A. Arsenjewa-Heil, O. Heil // Zietschrift Fur Physik. - 1935. - № 12. - Vol. 35. - P. 752 - 762.

26. Исследование трубок с колеблющимся пространственным зарядом в цилиндре, экранирующим электронный пучёк: отчет о НИР / Кацман Ю.А. -Ленинград: ЛЭТИ им. Ульянова (Ленина), 1936. - 24 с.

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

28. Лошаков, Л.Н. Теория одноконтурного пролетного клистрона / Л.Н. Лошаков, С.Д. Гвоздовер // Известия академии наук СССР. Сер. физическая. -1946.-Сер. X. - № 1.-С. 79-86.

29. Gebauer, R. Wiss. Voroff. d.Texhnixhen Hochxhule Darmstadt / R. Gebauer// 1949.-№ l.-P. 97.

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

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

32. Панов, В.П. Клистрон с ленточным лучом / В.П. Панов, А.Н. Баля-бин // Вопросы радиоэлектроники - 1963. - Сер. 1. - № 3 - С. 48.

33. Федяев, В.К. Исследование электронной проводимости и КПД двухзазорного резонатора в режиме генерации и усиления / В.К. Федяев, A.A. Пашков, В.О. Кадушкин // Матер, конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2004». 15-16 сентября 2004г. СГТУ. Саратов: Издательский Центр «Наука». - 2004. - С. 109 -115.

34. Федяев, В.К. Численное моделирование автогенератора на двухза-зорном резонаторе / В.К. Федяев, O.A. Горлин // Матер, межд. конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2008». 24 - 25 сентября 2008г. СГТУ. Саратов:Издательский Центр «Наука». - 2008. - С. 49 -55.

35. Горлин, O.A. Оптимизация параметров одно- и многолучевых автогенераторов на двухзазорных резонаторах: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.27.02 / Горлин Олег Анатольевич. - Рязань, 2010. - 17 с.

36. Зырин, С.С. Электронная нагрузка зазора резонатора немодулиро-ванным потоком при больших амплитудах СВЧ напряжения / С.С. Зырин, Д.М. Петров // Электронная техника. Электроника СВЧ. - 1969. - Сер. I. -№5.-С. 26-34.

37. Гвоздовер, С.Д. Теория электронных приборов сверхвысоких частот/ С.Д. Гвоздовер. - М.:ГИТТЛ. - 1956. - 258 с.

38. Науменко, Е.Д. Клистроны: пер. с англ. / Е.Д. Науменко. -М.:Советское радио. - 1952. - 226с.

39. Савельев, В.Я. К теории монотрона / В.Я. Савельев // Электронная техника. Электроника СВЧ. - 1966. - Сер. I. - Вып. 10. - С. 86.

40. Шевчик, В.Н. Основы электроники свервысоких частот / В.Н. Шев-чик. - М. .Советское радио. - 1959. - 306 с.

41. Кацман, Ю.А. Вопросы теории многорезонаторных клистронов / Ю.А. Кацман. - М.:Связьиздат. - 1958. - 176 с.

42. Панов, В.П. Взаимодействие несгруппированного потока с высокочастотным полем зазора / В.П. Панов, И.В. Кутузова // Электронные прибо-ры:межвуз. сб. науч. тр. Рязань:РРТИ. - 1992. - С. 93 -95.

43. Федяев, В.К. Электронная проводимость и коэффициент полезного действия плоского сверхвысокочастотного зазора в нелинейном режиме /

B.К. Федяев, A.A. Пашков // Радиотехника и электроника. - 2005. - № 3. -Т. 50.-С. 361 -365.

44. Трубецков, Д.И. Анализ размерностей и законы подобия применительно к задачам электроники СВЧ. Часть I. Критерии подобия для лучевых СВЧ-приборов / Д.И. Трубецков // Электронная техника. Электроника СВЧ-1977.-Сер. 1. -№ 12.-С. 48-64.

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

46. Кацман, Ю.А. К расчету коэффициента взаимодействия и электронной проводимости для резонаторов с двумя зазорами взаимодействия / Ю.А. Кацман, С.М. Мовнин // Радиотехника и электроника. - 1966. - Вып. 12 - Т. XI.- С. 2252 - 2254.

47. Симонов, К.Г. Взаимодействие электронного потока с полем двух-зазорного резонатора при синфазных полях в зазорах / К.Г. Симонов // Электронная техника. Электроника СВЧ. - 1967. - Сер. I. - Вып. 2. - С. 39 - 46.

48. White, G.R. Small-signal theory of multicavity klystrons / G.R. White // IRE Trans. - 1959. - № 4. - Vol. 6.- P. 449 - 456.

49. Chao, С. Wang Linear beam tube theory / C. Chao // IRE Trans. 1957. № 1.- Vol. 4. - P. 92- 105.

50. Зусмановский, С.А. Отбор энергии от сгруппированного электронного потока двухзазорным резонатором на выходе усилительного клистрона /

C.А. Зусмановский, Я.Я. Акментынып, С.Ф. Зимин, К.Г. Симонов// Электронная техника. Электроника СВЧ. - 1966. - Сер. I. - Вып. 12. - С.80- 92.

51. Зусмановский, С.А. Взаимодействие электронного потока с полем двухзазорного резонатора, работающего на противофазном виде колебаний /

С.А. Зусмановский, С.Ф. Зимин, К.Г. Симонов // Электронная техника. Электроника СВЧ.- 1967. -Сер. I. - Вып. 6.-С. 58-71.

52. Chandra, К. Klystron with double-gap bunchers / К. Chandra, M.B. Gavin // Journ. of Electronics and Control. Jan. - 1964. - Issue 1. - № 1. - Vol.XVI.-P. 65 - 75.

53. Петров, Г.С. Обобщенные выражения для коэффициента взаимодействия и электронной проводимости в двойном высокочастотном зазоре / Г.С. Петров // Электронная техника. Электроника СВЧ. - 1969. - Сер. I. -Вып. 5.-С. 137- 140.

54. Зильберман, И.И. Расчет параметров двойного высокочастотного зазора с противофазными напряжениями / И.И. Зильберман // Электронное приборостроение. Энергия. - 1968. - Вып. 5. - С. 59 - 76.

55. Акафьева, Н.А. Оптимизация выходных параметров мощного многолучевого монотрона с четырехзазорным резонатором, возбуждаемом на синфазном виде колебаний [Электронный ресурс] / Н.А. Акафьева, А.Ю. Мирошниченко, В.А. Царев. - Журнал Радиоэлектроники. - 2012. - №1- Режим доступа: http://jre.cplire.rU/ire/janl2/7/text.html.

56. Teryaev, V.E. DISKLY code for calculation and optimization of klystrons. / V.E. Teryaev // Proc. Int. Workshop on Pulsed RF Power Sources for Linear Colliders (RF-93). - 1993. - P. 161 - 166.

57. Григорьев, А.Д. Мощные источники когерентного излучения тера-герцового диапазона / А.Д. Григорьев // Матер, межд. конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2014», 25 - 26 сентября 2014г. СГТУ. Саратов:Издательский Центр «Наука». - 2014. - С. 11 - 18.

58. Steer, В. Extended interaction klystron technology at millimeter and submillimeter wavelengths [Электронный ресурс] / В. Steer, A. Roitman, P. Ho-royski et al. - Режим доступа: http://www.cpii.eom/product.cfm/7/40.

59. Steer, В. Millimeter-wave extended interaction klystrons for high power ground, airborne and space radars / B. Steer, A. Roitman, P. Horoyski et al. // Proc. European Microwave Conference. Paris. - 2011. - P. 984 - 987.

60. Roitman, A. State-of-the-art W-band extended interaction klystron for the CloudSat program / A. Roitman, D. Berry, B. Steer // IEEE transactions on electron devices. - 2005. - № 5. - Vol. 52. - P. 895.

61. Solyga, S. The mm-wave sheet beam klystron: performance at different voltages / S. Solyga, M. Schmolke, H. Henke // Proceedings of the Particle Accelerator Conference. New York. USA. - 1999. - Vol. 2. - P. 1034 - 1036.

62. Varian, R. High frequency oscillator and amplifier / R. Varian, S. Variant J. of appl. phys. - 1939. - Vol. 10. - P. 321 - 326.

63. Царев, В.А. Исследование многолучевого микроволнового генератора пролетного типа К-диапазона с электродинамической системой из двух связанных через щель резонаторов / В.А. Царев, В.Ю. Мучкаев, П.Д. Шалаев// Письма в ЖТФ. - 2014. - Вып. 7. - Т. 40. - С. 11 - 34.

64. Мучкаев, В.Ю. REZON. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ / В.Ю. Мучкаев, В.А. Царев. - заявка №2011611748 от 24.02.2011.

65. Зырин, С.С. Стабилизированный генераторно-усилительный клистрон (методика расчета) / С.С. Зырин // Электронная техника. Электроника СВЧ. - 1972. - Сер. 1. - Вып. 5. - № 5. - С. 60 - 75.

66. Зырин, С.С. Расчет параметров стабилизированного пролетного автогенератора с четырехконтурной колебательной системой / С.С. Зырин // Электронная техника. Электроника СВЧ. - 1972. - Сер. 1. - Вып. 6. - № 6. -С. 3-15.

67. Бесов, Ю.Р. Усилительные клистроны Объединения "Светлана" (к 110-летию Объединения) / Ю.Р. Бесов, И.И. Зильберман, Г.И. Каяльянц, В.Н. Муратов, Г.С. Петров, В.А. Савшинский, А.А. Тув, М.А. Харит // Радиотехника. - 2000. - № 2. - С. 4 - 8.

68. Тув, А.А. Авторское свидетельство / А.А. Тув. - № 550904.

69. Беляев, Е.Н. Расчет многорезонаторных ускорителей электронов и усилительных клистронов методом самосогласованного поля / Е.Н. Беляев,

Г.Д. Кабанова, Д.М. Петров, Г.А. Самородова // Электронная техника. Электроника СВЧ. - 1975. - Сер. 1.-№ 11.-С. 37-48.

70. Захарова, А.Н. Расчет ускорителей клистронного типа и пролетных клистронов / А.Н. Захарова, Д.М. Петров, Г.А. Самородова // Электронная техника. Электроника СВЧ. - 1971. - Сер. 1. - Вып. 4. - С. 47 - 62.

71. Бороденко, В.Г. Аппроксимирующие выражения для полей в аксиально-симметричных бессеточных зазорах / В.Г. Бороденко, Э.В. Погорелова, О.М. Шпакова // Электронная техника. Электроника СВЧ. - 1973. - Вып. 4. -С. 44-55.

72. Беляев, E.H. Программа расчета выходных характеристик многоре-зонаторных ускорителей электронов и пролетных клистронов методом самосогласованного поля на основе одномерной дисковой модели электронного потока / E.H. Беляев, Г.Д. Кабанова, Д.М. Петров, Г.А. Самородова // Электронная техника. Электроника СВЧ. - 1975. - Сер. 1. - № 12. - С. 110-111.

73. Федяев, В.К. Двумерная модель электронного потока из деформируемых элементов / В.К. Федяев // Вакуумная и плазменная электрони-ка:межвуз. сб. науч. тр. Рязань: РРТИ. - 1986. - С. 96 - 100.

74. Leshtchinskay, A.A. Computer simulation of forming and transportation of electron beam with discount 3D magnetic field / A.A. Leshtchinskay, V.P. Ry-bachek, V.K. Fedyaev // Proc. XIII th International Conference on high-power particle BEAMS-2000. Japan. 2000. - P. 881 - 884.

75. Hohn, W.C. Velocity-Modulated Tubes / W.C. Hohn, G.F. Metcalf // Proc. I.R.E. February. - 1939. - №2. - Vol. 27. - P. 106 - 116.

76. Клистрон: Патент № 2140115. РФ: МПК H01J25/10 / Фрейдович И.А., Воробьев М.Ю., Родионова Т.В.; патентообладатель - ФГУП «НПП «Торий». - заявка № 97120186/09; заявл. 04.12.1997; опубл. 20.10.1999.

77. Федяев, В.К. Условия самовозбуждения питрона / В.К. Федяев, Т.С. Акимова, O.A. Горлин // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. - 2010. - № 33. - С. 64 - 68.

78. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. - М.:Наука. - 1984. - 834 с.

79. Зернов, Н.В. Теория радиотехнических цепей / Н.В. Зернов, В.Г. Карпов. - М.:Энергия. - 1965. - 892 с.

80. Акментынып, Я.Я. Группировка электронов в мощном пролетном клистроне при больших параметрах группирования / Я.Я. Акментынып, С.А. Зусмановский // Вопросы радиоэлектроники. Электроника. - 1959. - Сер.1. -Вып. 2.-С. 21-30.

81. Горлин, O.A. Влияние пространственного заряда и неоднородности поля зазоров на параметры резонатора / O.A. Горлин // Матер. 53 студ. науч,-техн. конф. «Приборы и устройства СВЧ». 19 апреля 2006г. РГРТА. Рязань. -2006.-С. 21 -22.

82. Федяев, В.К. Влияние пространственного заряда на электронную проводимость и КПД монотрона / В.К. Федяев, В.И. Юркин, A.A. Пашков // Электроника:межвуз. сб. науч. тр. Рязань:РГРТА. - 2006. - С. 63 - 66.

83. Пашков, A.A. Исследование влияния неоднородности поля бессеточного зазора на КПД клистрода / A.A. Пашков // Электроника:межвуз. сб. науч. тр. Рязань: РГРТА. - 2007. - С. 64 - 68.

84. Аттетков, A.B. Методы оптимизации: учебник для втузов / A.B. Ат-тетков, C.B. Галкин, B.C. Зарубин - М.:МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2001. -439с.

85. Архангельский, А.Я. Приемы программирования в Delphi на основе VCL / А.Я. Архангельский. - М.:Бином. - 2006. - 944 с.

86. Федяев, В.К. Программа анализа двумерных динамических процессов в клистронах / В.К. Федяев, В.И. Юркин // Вакуумная и плазменная элек-троника:межвуз. сб. науч. тр. Рязань:РГРТА. - 1986. - С. 101 - 105.

87. Юркин, В.И. Программа графического отображения для исследования электронных процессов в клистронах на ПЭВМ /В.И. Юркин, А.Е. Шин-карев // Вакуумная и плазменная электроника:межвуз. сб. науч. тр. Ря-зань:РГРТА. - 1996. - С. 41 - 43.

88. Юркин, В.И. Пакет графических программ отображения информа-

I

ции при разработке и исследовании электронных процессов в клистронах /

B.И. Юркин, И.В. Кутузова // Электроника и информационные техноло-гии:межвуз. сб. науч. тр. Рязань:РГРТА. - 1998. - С. 66 - 70.

89. Федяев, В.К. Исследование коэффициента редукции поля пространственного заряда в клистроне в нелинейном режиме / В.К. Федяев, В.Н. Козлов, В.А. Буланкин // Радиотехника и электроника. - 1982. - № 3. - Т. 27. -

C.540 - 545.

90. Федяев, В.К. Определение длин пролетных труб и фокусирующего магнитного поля в клистроне / В.К. Федяев, В.А. Буланкин // СВЧ-техника. -2000. - Сер. 1. - Вып. 1. - № 475. - С. 50 - 54.

91. Буланкин, В.А. Расчет усредненного нелинейного коэффициента редукции по результатам моделирования на ЭВМ / В.А. Буланкин // Электронные приборы:межвуз. сб. науч. тр. Рязань.РРТИ. - 1998. - С. 99 - 103.

92. Кацман, Ю.А. Приборы СВЧ. Теория, основы расчета и проектирования электронных приборов:учеб. пособ. для вузов по спец. «Электронные приборы» / Ю.А. Кацман. - М.:Высш. шк. - 1983 - 368 с.

93. Федяев, В.К. Работа двухзазорного резонатора в генераторно-усилительном клистроне / В.К. Федяев, Т.С. Акимова // Известия вузов России. Радиоэлектроника. - 2012. - Вып. 2. - С. 101 - 109.

94. Ремизова, Т.С. Расчет траектории электронов в пролетных трубах двухрезонаторного генераторно-усилительного клистрона с использованием нелинейного коэффициента редукции / Т.С. Ремизова // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. - 2014. - № 2. - Вып.48-С. 107-110.

95. Атабеков, Г.И. Основы теории цепей / Г.И. Атабеков. - М.: Энергия. - 1969. - 424 с.

96. Ремизова, Т.С. Методика расчета приборов клистронного типа на двухзазорных резонаторах в самосогласованном режиме / Т.С. Ремизова //

Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. -2013.-№4-1.-Вып. 46.-С. 119-125.

97. Мелехин, В.Н. Компьютерный анализ двухзазорных резонаторов на синфазном виде колебаний / В.И. Мелехин, A.A. Шишков // Электроника: сб. науч. тр. Рязань:РГРТУ. - 2011. - С. 54 - 58.

98. Васин, H.H. Расчет азимутально-симметричных видов колебаний в резонаторах, частично заполненных диэлектриком / H.H. Васин, В.Б. Сычев, A.A. Шишков // Электронная техника. Электроника СВЧ. - 1985. - Вып. 5 (377). - С. 59 - 62.

99. Данилин, A.A. Измерения в технике СВЧ: уч. пособие для вузов по направлению «Радиотехника» / A.A. Данилин. - М.Радиотехника. - 2008. -184 с.

100. Кузнецов, В.А. Измерения в электронике: Справочник / В.А. Кузнецов, В.А. Долгов, В.М. Коневских, С.Ф. Лобатый, А.Г. Герасимов, В.Н. Наумов, P.A. Рязанова, C.B. Душошин, Е.И. Кондюкова, Б.Е. Редькин, В.П. Садюк, А.Н. Почепа, Л.Е. Элиан. - М.:Энергоатомиздат. - 1987. - 512 с.

101. Акимова, Т.С. Скоростная модуляция электронов в двухзазорном резонаторе в режиме генерации / Т.С. Акимова // Электроника:Межвуз. сб. науч. тр. Рязань:РГРТУ. - 2011. - С. 18-21.

102. Трубецков, Д.И. Лекции по СВЧ электронике для физиков / Д.И. Трубецков, А.Е. Храмов. - М.:ФИЗМАТЛИТ. - 2003. - Т. 1. - 496 с.

103. Бунин, Г.Г. Отражательные клистроны. Элементы радиоэлектронной аппаратуры: учеб. пособ. / Г.Г. Бунин, В.А. Васенькин. - М.:Советское радио. - 1966. - Вып. 5. - 64 с.

104. Акментынып, Я.Я. Взаимодействие электронов с электрическим полем плоского С.В.Ч. зазора при больших амплитудах и при скоростях близких к скорости света / Я.Я. Акментынып, И.М. Блейвас, А.У. Ишмухаме-тов // Вопросы радиоэлектроники. Электроника. - 1959. - Сер.1. - № 4. -С.79 - 87.

105. Ремизова, Т.С. Расчет электронной проводимости СВЧ зазоров в режиме больших амплитуд / Т.С. Ремизова, О.А. Семизарова // Электрони-ка:межвуз. сб. науч. тр. Рязань:РГРТУ. - 2013. - С. 59 - 63.

106. Малыхин, А.В. К синтезу электронного сгустка в пролетном клистроне / А.В. Малыхин, Д.М. Петров // Радиотехника и электроника. - 1979. -№7.-Т. 24.-С. 1389- 1395.

107. Ремизова, Т.С. Оптимизация итерационного процесса моделирования автогенераторов на двухзазорных резонаторах / Т.С.Ремизова, В.К. Фе-дяев // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2013. - № 4-2. - Вып. 46. - С. 103 - 106.

108. Молоковский, С.И. Интенсивные электронные и ионные пучки / С.И. Молоковский, А.Д. Сушков. - Л.:Энергия. - 1972. - 272с.

109. Федяев, В.К. Математическое моделирование и автоматизированное проектирование приборов СВЧ клистронного типа / В.К. Федяев // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. — 2012. — № 1. - Вып. 39 (2). - С. 142 - 146.

110. Акимова, Т.С. Графическая программа отображения информации при исследовании электронных процессов в приборах клистронного типа / Т.С. Акимова, В.И. Юркин, А.Ю. Митраков // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. - 2010. - № 31. - С. 101 - 104.

111. Remizova, T.S. Investigation of source of microwave oscillations of simple construction/ T.S. Remizova, V.I. Yrkin // European Science and Technology: materials of the IV international research and practice conference. Munich, Germany, April 10th - 11th. - 2013. - Vol. I. - P. 327 - 333.

ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1. Свидетельство о регистрации программы

Б.II. Симонов

СВИДЕТЕЛЬСТВО

о государственной регистрации программы для ЭВМ

№ 2014615271

Программа динамического экспресс-анализа приборов клнстронного типа в самосогласованном режиме на основе одномерной модели электронного потока с учетом нелинейного коэффициента редукции

Правообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рязанский государственный радиотехнический университет» (Я11)

Автор: Ремизова Татьяна Сергеевна (Н1!)

Заявках? 2014612663

Дата поступления 25 марта 2014 г.

Дата государственной регистрации я Реестрс программ ,ыя ЭВМ 22 МПЯ 2014 г.

Руководитель ФеОерапшой службы по иитеп актуальной собственности

Приложение 2. Акт об использовании

.«УТВЕРЖДАЮ» Л&Ц'ЩКккгор РГРТУ

АКТ

об использовании резудыатов кандидатской диссертации Ремизовой Т.С.

«Исследованнетунераюрно-усилительлык клистронов с генераторной секцией на двухзазорном резонаторе» в учебном процессе

Настоящим подтверждаем, то яри проведении учебного процесса по направлению «Электроника и наноэлеюроника» в Рязанском государственном радиотехническом университете использовались результаты кандидатской диссертации Ремизовой Т.С. при чтении лекций к проведении практических заняшй по курсу «Расчет и проектирование микроволновых приборов и устройств» магистерской программы (11 04.04) и курсу «Вак)умная и плазменная электроника» программы бакалавриата (11.03.04),

т.. 1 -

М.В. Чиркин

Приложение 3. Акт об использовании

УТВЕРЖДАЮ

Первый заместитель генерального директора, .шенер лмаз»

Акт

об использовании результатов кандидатской диссертации Ремизовой Т.С. «Исследование генераторно-усилительных клистронов с генераторной секцией на двухзазорном резонаторе»

Полученные в диссертационной работе Ремизовой Татьяны Сергеевны рекомендации по выбору расстояний между серединами зазоров автогенератора, работающего на первой зоне «л»-вида колебаний, использованы в АО «НПП «Алмаз» при разработке опытного образца 19-лучевого автогенератора на двухзазорном щелевом резонаторе с «л»-видом колебаний, в котором впервые экспериментально на частоте 18.14 ГГц получена мощность свыше 600 с электронным КПД 45% и полным КПД 30%.

Начальник отдела 112 АО «НПП «Алмаз» П.Д. Шалаев

*

Вг

Приложение 4. Акт об использовании

Акт

об использовании результатов диссертационной работы

Ремизовой Татьяны Сергеевны, выполненной в ФГБОУ В1Ю «Рязанский государственный радиотехнический университет» на тему «Исследование

генератор!ю - усилительных клистронов с генераторной секцией на двухзазорном резонаторе», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.27.02 Вакуумная и плазменная электроника.

На нашем предприятии был изготовлен и испытан разработанный в СП У мощный многолучевой трехрезонаторный клистрод с двухзазорным промежуточным резонатором. Этот прибор уникален и не имеет до настоящего времени отечественных и зарубежных аналогов В процессе проведенных на нашем предприятии экспериментов показана возможность работы этого прибора в режиме автогенерации ( без входного сигнала) с выходной непрерывной мощностью 10-12 кВт на частоте 530 МГц с КИЛ по мощности в нагрузку 54%. Проведенные на нашем предприятии исследования показали, что методика численно-аналитического расчета, разработанная Г.С. Ремизовой, позволяет адекватно оценить уровень выходной мощности и КПД этих приборов с пофенлюстыо, не превышающей 4-5%.

Полученные соискателем теоретические результаты и проведенные нами испытания свидетельствуют о возможности практической реализации в ДМ 15 диапазоне длин волн нового класса генерагорно-усилительных клистронов с генераторной секцией па двухзазорном резонаторе с КПД выше 50% и выходной мощностью порядка 20-50 кВт. По сравнению с мно1 орезопа горными клистронами эти приборы имеют улучшенный комплекс энергетических и массогабари гных параметров. Они могут быть использованы в СВЧ-энергетике. ускорительной технике и других отраслях науки и техники. Рекомендации, полученные в диссертации по выбору оптимальных размеров области взаимодействия, так же могут быть использованы при проектировании автогенераторов клистронного типа.

Заместитель главного инженера по научной р; лауреат Государственной премии, к.т.н.