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: 10.18500/0869-6632-2020-28-5-513-523
Математическое моделирование низковольтного многолучевого клистрона миллиметрового диапазона
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.
- Закурдаев А.Д. Мощные малогабаритные и миниатюрные многолучевые клистроны для бортовых РЛС // Радиотехника. 2006. №. 3. C. 31–33.
- 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.
- 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.
- 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.
- Победоносцев А.С., Сазонов Б.В. Односекционные многолучевые многорежимные ЛБВ // Электронная техника. Серия 1: СВЧ-техника. 2013. Т. 518, № 3. С. 131–135.
- Мучкаев В.Ю., Царев В.А. Rezon // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ No2011611748. 2011.
- Григорьев А.Д., Янкевич В.Б. Резонаторы и резонаторные замедляющие системы СВЧ. Численные методы расчета и проектирования. М.: «Радио и связь». 1984.
- Caryotakis G. High Power Klystrons: Theory and Practice at the Stanford Linear Accelerator Center. Menlo Park, California, «SLAC», 2005.
- В.И. Пугнин, А.Н. Юнаков. Многолучевой СВЧ прибор О-типа. // Патент No 0002507626. 2014.
- Тореев А.И., Федоров В.К., Патрушева Е.В. Клистрон с распределенным взаимодействием миллиметрового диапазона // Радиотехника и электроника. 2009. № 8. C. 1001–1008.
- Тореев А.И., Федоров В.К. Усилительный клистрон с распределенным взаимодействием коротковолновой части миллиметрового диапазона // Прикладная физика. 2011. № 4. C. 109–115.
- 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.
- 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.
- 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.
- Григорьев А.Д., Иванов В.А., Молоковский С.И. Микроволновая электроника: Учебник. СПб.: «Лань», 2016.
- 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.
- 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.
- Ракова E.A., Галдецкий А.В. Многолучевая «прозрачная» ЛБВ миллиметрового диапазона // Электроника и микроэлектроника СВЧ. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2015. C. 104–108.
- 1860 просмотров