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. Одними из факторов, ограничивающих коэффициент усиления современных широкополосных ЛБВ, являются собственные шумы. Анализу усиления шумов в ЛБВ посвящено большое число работ, но все теории были разработаны для прямолинейных электронных потоков. Имеющиеся работы для анализа распространения шумовых сигналов в сходящихся потоках используют приближенные аналитические модели и не позволяют учесть множество факторов – неламинарность пучка, линзовые эффекты, магнитное поле на катоде.

Цель. Исследовать возможность численного расчета усиления шумовых сигналов в спиральных ЛБВ с учетом трансформации волн тока и скорости в электронном потоке от катода до ввода энергии в замедляющую систему, используя метод крупных частиц.

Результаты.Осуществлен расчет усиления шумового сигнала в спиральных ЛБВ на основе двумерной нелинейной модели. На вход замедляющей системы подается нестационарный электронный поток, полученный в результате расчета области пушки и дрейфа пучка при его модуляции по скорости и току на катоде. При расчете усиления шума нулевые начальные условия для электронного потока в программе расчета взаимодействия были заменены на условия, учитывающие начальную модуляцию. Рассмотрено влияние на процесс усиления шума различных факторов, таких как распределение шага спирали, поглотителя, положения начала спирали, магнитного поля на катоде пушки.

Практическая значимость. Показана возможность расчета шумовых характеристик спиральных ЛБВ методом крупных частиц. Разработанная программа позволяет анализировать процесс усиления шума в ЛБВ на основе двумерной нелинейной модели.

1. Бондаренко С.М., Кудряшов В.П., Кузьмин Ф.П., Рафалович А.Д. Широкополосные спиральные лампы бегущей волны и комплексированные устройства // Радиотехника. 2001. № 2. С. 37−45.
2. Смуллин Л.Д., Хаус Г.А. Шумы в электронных приборах: Энергия. 1964. 484 с.
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. 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.
6. Лазерсон А.Г., Шляхтер М.З. Электронное подавление шумов в лампах с бегущей волной О-типа // Радиотехника и электроника. 1991. Т. 36. № 3. С. 528−533.
7. Манькин И.А., Ушерович Б.Л. Двумерный расчет взаимодействия аксиально-симметричных электронных потоков с волной в ЛБВО на основе модели с большим числом частиц // Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1978. № 6. С. 36−50.
8. Ильина Е.М., Морев С.П., Роговин В.И., и др. Анализ трансформации электронного сгустка в широкополосной лампе бегущей волны на основе усовершенствованной двумерной модели // Радиотехника и электроника. 1999. Т. 44. № 10. С. 1271−1274.
9. Журавлева В.Д., Семенов С.О. Исследование влияния поперечной составляющей магнитного поля на токопрохождение пучка в ЭОС ЛБВ // Материалы Междунар. науч.-технич. конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения». Саратов. 2010. С. 66−72. ISBN: 978-5-9999-0531-4.
10. Журавлева В.Д., Медведков И.П., Роговин В.И., Семенов С.О. Расчет распространения флуктуаций тока и скорости в сходящихся электронных потоках // Материалы Междунар. науч.-технич. конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения». Саратов. 2016. С. 211−215. ISBN: 978-1-5090-1712-6.
11. 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.