Диссертация (Метод проектирования колебательной системы коаксиального магнетрона, работающего при малой длительности фронта модулирующего импульса), страница 4

Также выполнено проектирование колебательной системы КМ 4-ммдиапазона длин волн со средним уровнем выходной мощности (до 17 кВт в импульсе). Сде16лан вывод об отсутствии непреодолимых трудностей при создании серийных образцов такихКМ. Приведены рекомендации по использованию различных режимов взаимодействия электронного потока с высокочастотным полем и катодов различных диаметров в зависимости отуровня выходной мощности.В заключении сформулированы основные результаты работы.

Основным итогом диссертационной работы является решение актуальной задачи, заключающейся в разработке метода проектирования колебательной системы КМ коротковолновой части миллиметровогодиапазона длин волн, работающего при длительности фронта модулирующего импульса,сравнимой с магнетронами без СР. При решении поставленной задачи в работе разработанымодели, методы и программы для расчета различных параметров колебательной системыКМ.

Особенностью работы является ее прикладная направленность, позволившая использовать полученные теоретические и экспериментальные результаты для решения конкретныхнаучно-практических задач.Основные результаты работы1. В результате анализа причин, приводящих к нестабильной работе коаксиальногомагнетрона при длительности фронта модулирующего импульса, сравнимой с магнетронамибез стабилизирующего резонатора, выделен наиболее эффективный способ их устранения –применение в коаксиальном магнетроне режима взаимодействия электронного потокас высшей пространственной гармоникой π вида колебаний. На основании массива расчетов иэксперимента в 8-мм диапазоне длин волн сделан вывод о целесообразности примененияэтого режима взаимодействия в коаксиальном магнетроне, особенно в коротковолновой части миллиметрового диапазона длин волн.

Впервые обнаружено, что зависимость диссипативных потерь в анодной замедляющей системе от угла раскрыва резонаторов при работена высшей пространственной гармонике π вида имеет экстремальный характер с расположением максимума в районе ~84о. Кроме того, выявлена сложная зависимость уровня диссипативных потерь от количества резонаторов анодной замедляющей системы.2. Разработаны рекомендации по выбору геометрических параметров стабилизирующего резонатора коаксиального магнетрона миллиметрового диапазона длин волн, особеннокоротковолновой его части. При расчете параметров стабилизирующего резонатора предложено использовать в качестве исходного параметра его аксиальную протяженность на заданной частоте вместо отношения внешнего диаметра к внутреннему. Это позволяет существенно снизить объем необходимых расчетов и экспериментов.173.

В результате анализа тепловой задачи в коаксиальном магнетроне предложены мерыпо уменьшению температурной нагрузки на торцы ламелей в случае превышения допустимых значений температуры. С этой целью выполнено сравнение тепловой нагрузки на ламели при применении классической анодной замедляющей системы и анодной замедляющейсистемы с использованием режима взаимодействия электронного потока с высшей пространственной гармоникой π вида колебаний, а также при изготовлении анодных замедляющихсистем с «толстыми» и «тонкими» периферийными стенками.

При этом обоснована некорректность применения известных методов расчета тепловой нагрузки на ламели замедляющей системы, приведенных в работе [4], связанная с тем, что не учитывается градиент температуры по периферийной стенке анодной замедляющей системы. Предложено использование программы [5] для расчета температуры на торцах ламелей.4. Выбран наиболее эффективный способ усиления подавления щелевого вида колебаний посредством введения реактивного «разрушения» спектра его пространственных гармоник, что необходимо для устранения конкурирующего воздействия щелевого вида без ухудшения параметров рабочего вида. С этой целью предложена методика расчета степени «разрушения» спектра пространственных гармоник высокочастотного поля щелевого вида колебаний при использовании группировки щелей связи, оцениваемой по величине диссипативных потерь в анодной замедляющей системе при нормировании амплитуды π-видной гармоники к единице.

Рассмотрены способы расчета входной проводимости щели связи по методике Э.Д. Шлифера. Представлены ограничения в использовании этой методики, связанныес рассмотрением щели связи как тонкой диафрагмы. Предложена новая (волноводная) методика расчета, применимая при рассмотрении группировки щелей связи в «толстой» периферийной стенке анодной замедляющей системы.5. В результате анализа различных вариантов объединения щелей связи в группы, описанных в литературе, и расчета «разрушения» спектра пространственных гармоник высокочастотного поля щелевого вида колебаний при их применении расчетным образом подтвержден наиболее эффективный способ группировки – разделение щелей связи на две группы,отличающихся профилем либо размерами.

На основании расчетов представлены рекомендации по составу этих групп. Представлены рекомендации по применению группировки щелейсвязи прямоугольного профиля различной аксиальной протяженности, эффективной в КМмиллиметрового диапазона длин волн, где изготовление щелей связи гантельного профиляприводит к уменьшению жесткости анодной замедляющей системы. В результате анализацелесообразности использования реактивного «разрушения» спектра пространственных гармоник высокочастотного поля щелевого вида колебаний при изготовлении «толстой»18периферийной стенки анодной замедляющей системы показана необходимость применениядиссипативного способа его подавления.6.

Разработан метод проектирования колебательной системы коаксиального магнетронамиллиметрового диапазона длин волн, позволяющий, по крайней мере, в 4-мм диапазонедлин волн преодолеть трудности, возникающие при разработке коротковолновых коаксиальных магнетронов, и существенно отличающийся от приведенного в работе [1].

В методепредложен ряд рекомендаций, которыми разработчику следует руководствоваться при создании коаксиальных магнетронов миллиметрового диапазона длин волн, особенно коротковолновой его части – например, предпочтительность использования режима взаимодействияэлектронного потока с высшей пространственной гармоникой π вида колебаний и предложения по выбору геометрических параметров стабилизирующего резонатора.

Результатом проектирования по предложенному методу является законченный расчет электродинамическихпараметров колебательной системы коаксиального магнетрона.7. По предложенному методу выполнено проектирование колебательных систем коаксиальных магнетронов 4-мм диапазона длин волн с низким и средним уровнями выходноймощности и сделан вывод о возможности создания их промышленных образцов.СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ1. Чистяков К.И., Омиров А.А. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011611258 «Расчет дисперсионных характеристик магнетронов» («Magnetron dispersion calculator»).

Зарегистрировано в Реестре программдля ЭВМ 08.02.2011. Правообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный институт электроники и математики (технический университет)».2. Омиров А.А. Электродинамика анодной замедляющей системы коаксиального магнетрона с реактивным подавлением щелевого вида колебаний, «T-comm – телекоммуникации и транспорт», №10, 2012. – С. 82 – 84.3. Омиров А.А., Гурко А.А. О проектировании коаксиального магнетрона 4-мм диапазона длин волн, «Электронная техника», №4 (515), 2012. – С.

43 – 48.4. Омиров А.А. О подавлении щелевого вида колебаний в коаксиальных магнетронахнизкого уровня мощности, «Электронная техника», №4 (515), 2012. – С. 39 – 42.5. Омиров А.А., Гурко А.А. О проектировании стабилизирующего резонатора коаксиального магнетрона 4-мм диапазона длин волн, «Наукоемкие технологии». – Т. 13,№12, 2012.

– С. 14 – 16.196. Омиров А.А., Чистяков К.И., Скрипкин Н.И. Разработка комплексов мер для устранениянедостатков в работе магнетрона, Труды X межвузовской научной школы молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике,экологии и медицине». – М.: МГУ, 2010.

– С. 46 – 51.7. Омиров А.А., Чистяков К.И., Скрипкин Н.И. Разработка пакетированного магнетрона2-мм диапазона длин волн с увеличенным сроком службы, Труды X межвузовской научной школы молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космическойтехнике, электронике, экологии и медицине». – М.: МГУ, 2010.

– С. 52 – 58.8. Омиров А.А. О помогающих видах колебаний коаксиального магнетрона, Тезисы докладов научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистовМИЭМ. – М.: МИЭМ, 2010. – С. 301.9. Омиров А.А., Чистяков К.И. Коаксиальный магнетрон 4-мм диапазона длин волн, Тезисыдокладов научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. – М.: МИЭМ, 2010. – С. 262 – 263.10. Омиров А.А. Нетрадиционный подход к проектированию коаксиального магнетрона, Тезисы докладов научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. – М.: МИЭМ, 2011.