И.П. Медведков – начальник сектора, 

АО «НПП «Алмаз» (г. Саратов)

E-mail: medvedkovip@almaz-rpe.ru

В.И. Роговин – к.ф.-м.н., доцент, зам. директора НПЦ «Электронные системы»,  АО «НПП «Алмаз» (г. Саратов);  кафедра «Основы проектирования приборов СВЧ», Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского E-mail: rogovinvi@almaz-rpe.ru

С.О. Семёнов – д.ф.-м.н., доцент, начальник сектора,  АО «НПП «Алмаз» (г. Саратов); кафедра «Основы проектирования приборов СВЧ», Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского E-mail: semenovso@almaz-rpe.ru

Постановка проблемы. Совершенствование выходных характеристик современных ламп бегущей волны (ЛБВ), работающих в непрерывном режиме, приводят к увеличению перепада коэффициента усиления и, как следствие, увеличению шумовой мощности на выходе ЛБВ. Аналитический расчет шумовых характеристик, основанный на одномерных аналитических моделях распространения флуктуаций тока и скорости, не позволяет точно спрогнозировать величину шумовой мощности.

Цель. Разработать методику и программу численного расчета распространения флуктуаций тока и скорости в сходящихся электронных потоках методом крупных частиц.

Результаты. Представлены методика и программа расчета электронных пушек в нестационарном режиме методом крупных частиц. Рассмотрен процесс распространения волн тока и скорости при введении гармонической модуляции пучка на катоде. Для двух случаев модуляции – по току и по скорости крупных частиц – проведено сравнение результатов расчетов с аналитическим решением и показано хорошее качественное и количественное соответствие. Проведен анализ распространения волн тока и скорости в электронной пушке и области дрейфа ЛБВ с фокусировкой пучка МПФС. Рассмотрены два варианта пушки – экранированной и с магнитным полем на катоде. Определены области линейности при модуляции тока катода и скоростей частиц.

Практическая значимость. Разработанные методика и программа расчета нестационарных процессов в электроннооптических системах методом крупных частиц позволяют анализировать распространение гармонических модуляций тока и скорости крупных частиц на катоде по длине расчетной области, а также переходные процессы.

1. Смуллин Л.Д., Хаус Г.А. Шумы в электронных приборах. М.: Энергия. 1964. 484 с.
2. Smullin L.D. Propagation of disturbances in one-dimentional accelerated electron streams // Journal of Applied Physics. 1951. V. 22. № 12. P. 1496−1498.
3. Liao F.J. An investigation of the noise figure of power traveling wave tubes// Acta Electronica Sinica. 1978. № 1. P. 1−13.
4. Морев С.П. Приближенное решение задачи о распространении флуктуаций тока и кинетического потенциала вдоль аксиально-симметричного сходящегося пучка с учетом поперечного разброса скоростей электронов // Радиотехника и электроника. 2002. Т. 47. № 7. С. 881−885.
5. Журавлева В.Д., Семенов С.О. Расчет нестационарных процессов в электронно-оптических системах // Прикладная физика. 2006. № 4. С. 60−65.
6. Семенов С.О. О схемах распределения заряда, вычисления силы и эффекте самодействия частиц в задачах электронной оптики // Материалы Междунар. научно-технич. конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения». Саратов. 2006. С. 57−65. ISBN: 1-4244-0246-8.
7. Шевчик В.Н., Шведов Г.Н., Соболева А.В. Волновые и колебательные явления в электронных потоках на сверхвысоких частотах // Изд-во Саратовского университета. 1962. 335 с.
8. Журавлева В.Д., Семенов С.О. Исследование влияния поперечной составляющей магнитного поля на токопрохождение почка в ЭОС ЛБВ // Материалы Междунар. научно-технич. конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения». Саратов. 2010. С. 66−72. ISBN: 978-5-9999-0531-4.
9. Лазерсон А.Г., Шляхтер М.З. Нелинейные искажения и шумы в лампе с бегущей волной с неоднородными замедляющими системами при различных типах дисперсии фазовой скорости взаимодействующей волны // Радиотехника и электроника. 1991. Т. 36. № 8. С. 1538−1544.
10. Алексеева Н.А., Кириченко Д.И., Роговин В.И., Шалаев П.Д. Уменьшение шумов широкополосных ЛБВ миллиметрового диапазона за счет использования электронных пушек с полем на катоде // Материалы Междунар. научно-технич. конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения». Саратов. 2016. С. 87−94. ISBN: 978-1-5090-1712-6.