ОБ УЧЕТЕ ПОПЕРЕЧНЫХ ДВИЖЕНИЙ ЭЛЕКТРОНОВ В РЕЗИСТИВНОМ УСИЛИТЕЛЕ

Резистивный усилитель – вакуумный СВЧ прибор, не получивший распространения, но снова привлекший внимание. Основные особенности – отсутствие необходимости в замедляющей системе и почти полное отсутствие обратной связи между выходом и входом. Усиление происходит благодаря сдвигу фаз между электронным потоком и переменными составляющими поля, возникающего благодаря присутствию поглощающих стенок.

В классическом варианте данного прибора высокие значения коэффициента усиления имеют место при замене покрытия из обычного диэлектрика метаматериалом с ε < 0.

Рассмотрена линейная теория резистивного устройства с бесконечно широким элек- тронным потоком и соосным пучку магнитным полем. Произведен учет поперечных движений электронов. Рассмотрены случаи, когда поток движется сквозь среду с ε > 0 и ε < 0.

Данная работа оригинальна тем, что для резистивного усилителя впервые произведен аналитический учет поперечных движений электронов, модуляции пучка и снятие сигнала с помощью отрезков линий передачи. Показано, что влияние поперечного движения электронов и попутного потоку магнитного поля приводит к дисперсионному уравнению шестого порядка и появлению циклотронных волн. Рассмотрено приближение, снизившее порядок дисперсионного уравнения до четвертого и показавшее хорошее соответствие с общим случаем. В этом приближении при расчете коэффициентов усиления найдена вторая нарастающая, циклотронная, волна, которая на относительно больших длинах становится сравнимой с нарастающей волной пространственного заряда, что приводит к увеличению усиления.

В случае ε < 0 мнимые компоненты корней дисперсионного уравнения получаются больше и терпят разрыв. Расчет показывает большее усиление, чем при ε > 0 и при меньшей длине резистивной секции.

 

DOI:10.18500/0869-6632-2016-24-2-64-76

Ссылка на статью: Фунтов А.А. Об учете поперечных движений электронов в резистивном усилителе // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2016. Т. 24, No 2. С. 64–76.

 

Скачать полную версию

Литература

1. Rowe T., Behdad N., Booske J. Metamaterial-enhanced resistive wall amplifiers: Theory and particle-in-cell simulation // IEEE Transactions on Plasma Science, 2015. Vol. 43, No 7. P. 2123–2131.

2. Лопухин В.М., Веденов А.А. Усилитель на поглощении // УФН. 1954. Т. LIII, вып. 1. С. 69–86.

3. Клеен В., Пешль К. Введение в электронику сверхвысоких частот. Ч. 2. Лампы с длительным взаимодействием. М.: Советское радио, 1963. 271 с.

4. Birdsall C.K., Brewer G.R., Haeff A.V. The resistive-wall amplifier // Proceedings of the IRE. 1953. Vol. 41. P. 865–875.

Статус: 
одобрено к публикации
Краткое содержание (PDF):