Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)


Образец для цитирования:

Царев В. А., Мучкаев В. Ю., Манжосин М. А. Математическое моделирование низковольтного многолучевого клистрона миллиметрового диапазона //Известия вузов. ПНД. 2020. Т. 28, вып. 5. С. 513-523. DOI: https://doi.org/10.18500/0869-6632-2020-28-5-513-523

Опубликована онлайн: 
30.10.2020
Язык публикации: 
русский
УДК: 
621.385.624

Математическое моделирование низковольтного многолучевого клистрона миллиметрового диапазона

Авторы: 
Царев Владислав Алексеевич, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. (СГТУ)
Мучкаев Вадим Юрьевич, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. (СГТУ)
Манжосин Михаил Алексеевич, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. (СГТУ)
Тип статьи для РИНЦ: 
RAR научная статья
Аннотация: 

Цель настоящего исследования – определить эффективность работы низковольтных многолучевых клистронов в Ka-диапазоне частот, при использовании электронно-оптической системы клистрона-аналога, работающего в Ku-диапазоне. Методы. Собственные частоты и основные размеры резонаторов найдены с помощью решения уравнений Максвелла методом конечных разностей во временной области с прямоугольной пространственно-временной сеткой разбиения. Параметры, характеризующие взаимодействие (характеристическое сопротивление, коэффициент взаимодействия, относительная электронная проводимость, добротность), были рассчитаны методами численного интегрирования и дифференцирования по полученным распределениям электромагнитного поля резонатора. Оценка эффективности различных вариантов конструкций многолучевых клистронов проводилась с помощью известных одномерных программ «AJDISK» и «DISKLY». Результаты. Были рассмотрены две конструкции многолучевых клистронов: с шестью и девятью резонаторами. Показано, что использование электронно-оптической и магнитной системы низковольтного многолучевого клистрона Ka-диапазона позволяет создать эффективный усилитель, работающий в Ku-диапазоне с выходной мощностью от 0.5 кВт (вариант с 6 резонаторами) до 1 кВт (вариант с 9 резонаторами). Заключение. Предложенные конструкции низковольтных многолучевых клистронов позволяют получить эффективные усилители в Ka-диапазоне частот с выходной мощностью до 1 кВт. При этом использование электроннооптической системы клистрона-аналога, работающего в Ku-диапазоне, обеспечивает снижение производственных затрат.

DOI: 
10.18500/0869-6632-2020-28-5-513-523
Библиографический список: 
  1. Закурдаев А.Д. Мощные малогабаритные и миниатюрные многолучевые клистроны для бортовых РЛС // Радиотехника. 2006. №. 3. C. 31–33.
  2. Востров М.С. Широкополосный миниатюрный многолучевой клистрон 2-см диапазона длин волн с полосой рабочих частот не менее 300 МГц и неравномерностью выходной мощности не более 1.5 дБ // АПЭП-2018. Сентябрь 2018. Саратов: «Амирит», 2018. C. 232–236.
  3. Царев В.А., Чигуров И.А., Шалаев П.Д. Улучшение выходных параметров многолучевого усилительного импульсного малогабаритного клистрона Кu-диапазона длин волн // Радиотехника. 2015. № 7. C. 41–44.
  4. Востров М.С., Закурдаев А.Д., Макаров А.П. О возможности реализации малогабаритных многолучевых клистронов в 8-мм диапазоне длин волн с высокой средней мощностью (до 100 Вт) // Электронная техника. Серия 1: СВЧ-техника. 2013. Т. 519, № 4. С. 37–45.
  5. Победоносцев А.С., Сазонов Б.В. Односекционные многолучевые многорежимные ЛБВ // Электронная техника. Серия 1: СВЧ-техника. 2013. Т. 518, № 3. С. 131–135.
  6. Мучкаев В.Ю., Царев В.А. Rezon // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ No2011611748. 2011.
  7. Григорьев А.Д., Янкевич В.Б. Резонаторы и резонаторные замедляющие системы СВЧ. Численные методы расчета и проектирования. М.: «Радио и связь». 1984.
  8. Caryotakis G. High Power Klystrons: Theory and Practice at the Stanford Linear Accelerator Center. Menlo Park, California, «SLAC», 2005.
  9. В.И. Пугнин, А.Н. Юнаков. Многолучевой СВЧ прибор О-типа. // Патент No 0002507626. 2014. 
  10. Тореев А.И., Федоров В.К., Патрушева Е.В. Клистрон с распределенным взаимодействием миллиметрового диапазона // Радиотехника и электроника. 2009. № 8. C. 1001–1008.
  11. Тореев А.И., Федоров В.К. Усилительный клистрон с распределенным взаимодействием коротковолновой части миллиметрового диапазона // Прикладная физика. 2011. № 4. C. 109–115.
  12. Jensen A.J., Caryotakis G., Scheitrum D., Sprehn D., Steele B. Sheet beam klystron simulations using AJDISK // Proc. IEEE 7th. IVEC Conf. Monterey. Apr. 2006. Monterey. USA. 2006. P. 489–490.
  13. Teryaev V.E. DISKLY code for calculation and optimization of klystrons // Proceedings of the Int. Workshop on Pulsed RF Power Sources for Linear Colliders (RF-93). July 1993. Dubna. Russia. 1993. P. 161–166.
  14. Smullin L.D., Bers A., Rummler W.R., Haus H.A., Morse D.L., Rushforth W.K., McCullough R.B. Broadband-buncher klystron // Microwave Electronics: RLE Progress Report no. 056. «Research Laboratory of Electronics (MIT)». 1960. P. 93–107.
  15. Григорьев А.Д., Иванов В.А., Молоковский С.И. Микроволновая электроника: Учебник. СПб.: «Лань», 2016. 
  16. Shin Y.M., Park G.S., Scheitrum G.P., Caryotakis G. Circuit analysis of an extended interaction klystron // Journal of the Korean Physical Society. 2004. Vol. 44, no. 5 P. 1239–1245.
  17. Ракова E.A. Расчет проекта многолучевой «прозрачной» ЛБВ Ка-диапазона // Н.т.к. студентов, аспирантов и молодых специалистов НИУ ВШЭ имени Арменского. Февраль 2015. Москва: «МИЭМ НИУ ВШЭ», 2015. C. 169–170.
  18. Ракова E.A., Галдецкий А.В. Многолучевая «прозрачная» ЛБВ миллиметрового диапазона // Электроника и микроэлектроника СВЧ. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2015. C. 104–108.
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 15)