Умножитель частоты магнетронного типа на основе параметрической генерации в скрещенных полях
- 4 Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (Москва, Россия)
Аннотация
Постановка проблемы. Известные приборы и устройства М-типа классической конструкции обладают многими преимуществами, например, устойчивостью к радиационным и механическим нагрузкам, высоким КПД и др. Вместе с тем их переход от СВЧ-диапазона к терагерцевому вызывает определенные трудности, обусловленные необходимостью прецизионного изготовления элементов многорезонаторных систем, что требует микронных допусков.
Цель. Исследовать возможность создания умножителя частоты в терагерцевом диапазоне на основе магнетрона, в котором многорезонаторная система заменена коаксиальным резонатором, для обеспечения существенного снижения технологических ограничений при его изготовлении, а также улучшения эксплуатационных характеристик и основных рабочих параметров.
Результаты. Рассмотрена возможность создания умножителя частоты в терагерцевом диапазоне частот с использованием вакуумных приборов магнетронного типа. Показано, что выбор этих приборов связан с их известными полезными особенностями: компактностью, устойчивостью к радиационным и механическим нагрузкам, малым весом. В результате исследования установлено, что при параметрическом изменении с малой амплитудой аксиальной магнитной индукции многорезонаторную систему можно заменить коаксиальным резонатором и получить достаточно высокий уровень мощности генерации на частоте 300 ГГц (длина волны − 1 мм), используя в качестве исходного источника магнетрон с длиной волны генерирования 2 мм. Рассмотрена математическая модель, которая включает решение уравнений движения на основе метода крупных частиц с последующим определением наведенного тока, мощности генерации, потерь на катоде и аноде и потерь за счет скин-эффекта, КПД.
Практическая значимость. Предложенные конструкция перспективного прибора М-типа и соответствующие ей математические модели дают возможность создавать устройства, существенно превышающие по уровню мощности генерации известные типы приборов на частотах до 300 ГГц.
- Поступила
- 02.03.2021
- Одобрена
- 16.03.2021
- Принята
- 26.03.2021
Для цитирования
Байбурин В.Б., Розов А.С., Хороводова Н.Ю., Чернышев С.Л. Умножитель частоты магнетронного типа на основе параметрической генерации в скрещенных полях // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 4. С. 59−65. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202104-07
Список источников
- Grigoriev A. D. Terahertz Electronics. Cambridge Scholars Publishing. 2020. 333 p.
- Kapitza P.L. High Power Microwave Electronics. Pergamon Press. 1964. 148 p.
- Байбурин В.Б., Розов А.С., Хороводова Н.Ю., Чернышев С.Л. Совместное влияние различных факторов на параметрическую генерацию в скрещенных полях // Радиотехника. 2019. Т. 83. № 7(10). С. 52−56. DOI: 10.18127/j00338486-201907(10)
- Rozov A. S., Baiburin V. B. Generation in Crossed Fields Under Parametric Variation in the Magnetic Field // J. of Communications Technology and Electronics. USA: Pleiades Publishing Ltd. 2016. V. 61. № 3. Р. 267−271. DOI: 10.1134/S1064226916030025
- Байбурин В. Б., Куцько П. П., Мещанов В. П., Розов А.С., Терентьев А.А. Учет вихревых электрических полей при параметрической генерации в скрещенных полях // Электромагнитные волны и электронные системы. 2015. Т. 20. № 2. С. 77−80.
- Байбурин В. Б., Мещанов В. П., Розов А. С. Влияние полей пространственного заряда на параметрическую генерацию в скрещенных полях // Радиотехника. 2017. № 7. С. 95−97.
- Захаров А.А., Булдаков Е.И., Ерёмин В.П. Исследование и разработка мощных импульсных двухмиллиметровых магнетронов повышенной надежности // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. № 4(60). Вып. 2. С. 80−86.
- Evans M.W. and Harlow F. H. The Particle-in-Cell Method for Hydrodynamic Calculations. Los Alamos Scientific Laboratory, LA2139. New Mexico. 1957. 73 p.
- Dawson J.M. Particle simulation of plasmas // Reviews of Modern Physics. 1983. V. 55. № 2. P. 403−447. DOI: https://doi.org/10.1103/RevModPhys.55.403.
- Shockley W. Currents to Conductors Induced by a Moving Point Charge // Journal of Applied Physics.1938. № 9(10). P. 635−636. DOI: 10.1063/1.1710367
- Brillouin L. The Mathematics of Ultra-High Frequencies. Radio Brown University. 1943. 210 p.
- Jackson J.D. Classical Electrodynamics Third Edition. Wiley. New York. 1999. 834 p.