Автореферат (1102876), страница 4
Текст из файла (страница 4)
В этом случае пространственная группировка также отличается высокой эффективностью(Таблица 3).Таблица 3Гармоника2 f = 6 ГГц4 f = 12 ГГц6 f = 18 ГГц8 f = 24 ГГцmax I I 0 1,0210,7450,6370,653При d 0 задача становится несимметричной, и в спектре тока возникают как четные, так и нечетные гармоники частоты f . Во многом повторяетсякартина аксиально-симметричного магнитного поля.22Далее в четвертой главе формулируется принцип пространственной 3Dгруппировки электронного потока в неоднородных магнитных полях.
Электроны с циклотронным вращением, имеющие одинаковые начальные скоростии поступающие в пространство группировки с неоднородным магнитным полемв различные моменты времени, обладая разными начальными координатамивлета, движутся в результате по различным траекториям, испытывая разноевоздействие сил неоднородного магнитного поля.
В силу этого электронныйпоток превращается из однородного в состоящий из последовательности периодических сгущений электронов.В завершение четвертой главы обсуждается возможность примененияпринципа пространственной группировки при конструировании нового типаклистронов, работа которых основана на поперечной модуляции электронногопотока.В Заключении сформулированы основные результаты диссертации, заключающиеся в следующем:1. Проведено трехмерное моделирование резонатора с поперечным электрическим полем. Впервые изучен модовый состав и структура высших модэлектрического поля резонатора. Показано, что основная мода может обладатьвысокой однородностью электрического поля в канале взаимодействия с электронным пучком.2.
Разработан треугольный узел согласования для резонатора с поперечным электрическим полем с целью повышения коэффициента передачи энергииСВЧ в электронный пучок.3. Проведено трехмерное моделирование динамики электронного потокав цилиндрическом резонаторе с поперечным электрическим полем. Показанавозможность прямого преобразования энергии микроволн в энергию быстройциклотронной волны ленточного электронного потока в однородном магнитномполе (КПД преобразования более 95 %).234. Показано, что применение ленточных электронных пучков в резонаторах с поперечным электрическим полем позволяет передать в пучок значительно больше энергии микроволн в сравнении с цилиндрическими пучками.5. Разработана оригинальная трехмерная (3D) дискретная математическая модель ленточного электронного пучка для исследования устойчивости идинамики распространения пучка в неоднородных электрических и магнитныхполях. Впервые изучены вопросы устойчивости и деформации поперечного сечения ленточных электронных пучков с циклотронным вращением в расширяющихся аксиально- и плоско-симметричных магнитных полях.6.
Наиболее стабильным и устойчивым является распространение ленточного пучка в расширяющемся аксиально-симметричном поле с циклотронным вращением. В поле такой конфигурации можно реализовать максимальную эффективность преобразования энергии циклотронного вращенияпучка в энергию его поступательного движения (более 80%).7.
Использование ленточных пучков может значительно увеличить выходную мощность поперечно-волновых устройств СВЧ. В неоднородном расширяющемся аксиально-симметричном магнитном поле применение ленточных потоков позволяет получить сотни киловатт выходной непрерывноймощности устройств СВЧ при приемлемых значениях разброса продольныхскоростей (до 40 %).8. Впервые показана возможность пространственной 3D группировкиэлектронного потока с циклотронным вращением в неоднородных магнитныхполях в отсутствие начальной модуляции продольной скорости электронов.9.
В случае аксиально-симметричных магнитных полей 3D группировкаэлектронного потока возникает в условиях несоосности между магнитным полем и осью циклотронного вращения электронов. В плоско-симметричных магнитных полях в случае, когда ось вращения потока лежит в плоскости симметрии магнитного поля, в потоке возбуждаются только четные гармоники плотности тока.2410. Сгущения электронов при 3D группировке могут не сопровождатьсяувеличением плотности пространственного заряда. Из-за того, что траекторииэлектронов трехмерны и не совпадают с осью группирователя, сгущения электронов будут распределены по площади поперечного сечения группирователя,а не сосредоточены вблизи оси, как при «классической» одномерной группировке. В результате силы пространственного заряда будут значительно слабеевлиять на процесс группирования.Список цитируемой литературы1. Бугаев С.
П., Канавец В. И., Кошелев В. И., Черепенин В. А. Релятивистскиемноговолновые СВЧ-генераторы. – Новосибирск: Наука. Сибирское отделение,1991.2. Сандалов А. Н., Родякин В. Е., Чашурина А. Н., Динг Я. Г., Шен Б. Оптимизация сверхширокополосного многолучевого клистронного усилителя //Электромагнитные волны и электронные системы. – 2003. – Т.8. – № 11-12. –С.70-75.3. Алямовский И. В. Электронные пучки и электронные пушки. – М.: Сов. Радио, 1966.4. Pasour J., Nguyen K., Balkcum A., Wood F., Myers R., Levush B. Demonstrationof a multikilowatt, solenoidally focused sheet beam amplifier at 94 GHz // IEEETrans.
Electron Devices. – Vol. 61. – № 6. – 2014. – PP. 1630-1636.5. Ванке В. А. Поперечные волны электронного потока в микроволновой электронике // УФН. – 2005. – Т.175. – № 9. – С.957-978.6. Ruan С., Wang S., Han Y., Li Q., Yang X. Theoretical and experimental investigation on intense sheet electron beam transport with its diocotron instability in a uniform magnetic field // IEEE Trans. Electron Devices. – Vol. 61. – № 6. – 2014.
– PP.1643-1650.7. Booske J. H., McYey B. D., Antonsen T. M., Jr. Stability and confinement ofnonrelativistic sheet electron beams with periodic cusped magnetic focusing //J. Appl. Phys. – Vol. 73. – №9. – 1993. – PP. 4140-4155.258. Гапонов В.И. Электроника, Ч.II. – М.: Физматгиз, 1960.9. Clemens M., Weiland Т. Discrete Electromagnetism with the Finite IntegrationTechnique // J.
of El. Waves and Appl. – Vol. 15. – № 1. – 2001. – PP. 79-80.10. Бэдсел Ч., Ленгдон А. Физика плазмы и численное моделирование. – М.:Энергоатомиздат, 1989.Список основных авторских публикаций по теме диссертацииА1. Михеев Д. А., Саввин В. Л.
О группировке электронного пучка в неоднородных магнитных полях // Журнал радиоэлектроники. – 2016. – №5. – С.1-8.А2. Михеев Д. А., Саввин В. Л., Коннов А. В., Казарян Г. М., Пирогов Ю. А.Дискретная математическая модель ленточного электронного пучка в спадающем магнитном поле // Известия РАН. Серия физическая. – 2016.
– Т.80. – №2.– С. 229-232.А3. Саввин В. Л., Коннов А. В., Михеев Д. А., Казарян Г. М., Шуваев И. И.О транспортировке ленточного электронного пучка в аксиально-симметричноммагнитном поле // Журнал радиоэлектроники. – 2015. – №9. – С.1-9.А4. Михеев Д. А., Саввин В. Л., Коннов А. В., Казарян Г. М., Пирогов Ю. А.Энергообмен высокочастотного поля с электронным пучком в условиях циклотронного резонанса // Известия РАН.
Серия физическая. – 2014. – Т.78. – №2. –С.247-250.А5. Саввин В. Л., Коннов А. В., Михеев Д. А., Казарян Г. М. О динамикеленточного электронного пучка в плоско-симметричном реверсе магнитногополя // Известия РАН. Серия физическая. – 2013. – Т.77. – №12. – С.1785-1788.А6. Коннов А. В., Казарян Г. М., Михеев Д. А., Саввин В. Л., Чернобай Т. И.Формирование и структура электронного пучка в электронно-оптической системе циклотронного преобразователя энергии // Журнал радиоэлектроники. –2012. – №5. – С.1-15.А7.
Михеев Д. А., Саввин В. Л. 3D группировка электронов в неоднородныхмагнитных полях // Труды XV Всероссийской школы-семинара «Волновыеявления в неоднородных средах». – Красновидово. – 2016. – секция 7. – С. 41.26А8. Михеев Д. А., Саввин В. Л., Пирогов Ю. А., Коннов А. В. 3Dмоделирование распространения ленточного электронного потока с циклотронным вращением в аксиально-симметричных магнитных полях // Сборник статейIV Всероссийской конференции «Электроника и микроэлектроника СВЧ».
–Санкт-Петербург. – 2015. – Т.1. – С. 263-267.А9. Михеев Д. А., Саввин В. Л, Пирогов Ю. А. Твердотельные и электровакуумные преобразователи микроволн в постоянный ток в задачах беспроводнойпередачи энергии. // Труды V научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы развития систем и средств ВКО». –Москва. – 2014. – С.
163-166.А10. Mikheev D., Savvin V., Kazaryan G., Pirogov Y., Konnov A. Dynamics ofsheet electron beam in cyclotron-wave converter // Proceedings of IEEE InternationalVacuum Electron Sources Conference (IVESC). – Saint-Petersburg – 2014. – Р.1.А11. Михеев Д. А., Саввин В. Л., Коннов А. В., Пирогов Ю. А., Казарян Г. М.Процессы энергообмена ленточного электронного пучка с высокочастотнымпоперечным полем резонатора в условиях циклотронного резонанса // ТрудыXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления в неоднородных средах». – Красновидово.
– 2014. – секция 5. – С. 18.А12. Михеев Д. А., Казарян Г. М., Саввин В. Л., Иванов К. В., Пирогов Ю. А.,Коннов А. В. Специфика энергообмена резонансной моды с электронным пучком в циклотронном преобразователе // Труды Научной сессии МИФИ-2013. –Москва. – 2013. – Т.2. – С. 149.27.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
