Лампа обратной волны

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.01.76 (21) 2309708/25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.11.78. бюллетень № 44 (45) Дата опубликования описания 30.11.78 (51) М.Кл. Н О1 1 23/40

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.385.633 (088.8) (72) Авторы изобретения В. Д. Еремка, А. Я. Кириченко и В. А. Солодовник (71) Заявитель Ордена Трудового Красного Знамени институт радиофизики и электроники АН Украинской ССР (54) ЛАМПА ОБРАТНОЙ ВОЛНЫ

Изобретение относится к электровакуумной электронике СМЧ, точнее к устройству ламп обратной волны и может быть применено в приборах радионавигации, радиолокации, диагностики плазмы для генерирования радиоволны миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов.

Известны источники СВЧ колебаний типа «лампа обратной волны» (ЛОВ). Такие источники обладают наряду со средней 10 мощностью достаточно широким диапазоном перестройки частоты. Они допускают перестройку частоты автоколебаний в широком диапазоне. Однако перестройка достигается только путем изменения напряжения, приложенного к периодической замедляющей структуре по отношению к катоду, т. е. с затратой мощности (1).

Известна также лампа обратной волны с продольным магнитным полем для генерации радиоволн миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов, содержащая вакуумноплотный корпус, электроннооптическую систему, формирующую параксиальный электронный поток, периодическую замедляющую структуру, например «гребенку», в волноводе, составляющую с ним пространство взаимодействия и расположенную под острым углом к оси электроннооптической системы, и вывод энергии (21.

В этой лампе частотная модуляция и электронная перестройка частоты осуществляются изменением высоковольтного напряжения на замедляющей структуре, что исключает управление частотой выходного сигнала без дополнительных затрат мощности.

Цель изобретения — обеспечение возможности перестройки частоты генерируемых колебаний без затраты мощности.

Для этого в пространстве взаимодействия над периодической замедляющей структурой параллельно ее поверхности установлен управляющий электрод, например, в виде изолированной от корпуса металлической пластины, который подключен к источнику управляющего сигнала.

С целью обеспечения однозначности изменения частоты и увеличения крутизны частотно-вольтовой характеристики прибора при безмощностной перестройке частоты ламели плоской периодической структуры, например «гребенки», предлагается выполнять перпендикулярными к поверхности структуры и под углом к ее профилю оси.

На фпг. 1 схематически изображен предлагаемый прибор, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А — А фиг. 1; на фиг. 3— векторная диаграмма скоростей электрона в системе координат «косой гребенки».

555751

Предлагаемая ЛОВО с продольным магнитным полем для генерирования миллиметровых и субмиллиметровых волн содержит ЭОС (электроннооптическую систе..му) 1, формирующую параксиальный ленточный электронный поток 2, плоскую периодическую замедляющую структуру 8, например «гребенку», составляющую вместе с волноводом 4 прямоугольного сечения пространство 5 взаимодействия и расположенную под острым углом ио к оси электроннооптической системы 1, волноводный вывод 6 энергии с вакуумноплотным окном

7, внешний цилиндрический вакуумноплотный корпус 8, управляющий электрод 9, выполненный в виде металлической пластины, решетки пли сетки с выводом 10, устапогленный над замедляющей периодпческсй структурой 8, параллельно ее поверхности взаимодействия и изолированный от корпуса 8 изолятором ll, магнитную фокусирующую систему 12, создающую продольное магнитное поле.

Если на электрод 9 через вывод 10 подается управляющий сигнал, изменяющийся по заданному закону, то электрон е, дви> гающийся со скоростью V над периодической замедляющей структурой 8 в продольном магнитном поле Й и поперечном управляющем электрическом поле Е,,р, испытывает воздействие силы Лоренца

Г=e(VxН). (1)

Под действием силы Лоренца произойдет отклонение электронного потока 2 в плоскости структуры 8 от первоначального направления движения на угол v.

При Е,.„р — — 0 электронный поток движется со скоростью V<. Так как электроны взаимодействуют с электромагнитным полем поверхности взаимодействия замедляющей периодической структуры посредством — > составляющей скорости 1 „то при изменении напряженности управляющего поля — >

Е,,„р — — Е изменится и составляющая ско— > рости V,.

Для того, чтобы зависимость изменения составляющей скорости V, от угла поворота 4 электронного потока 2 была однознач ой, необходимо применить «косую гребенку», т. е. при нарезке периодической замедляющей структуры 8 задать начальный угол ро между образующими ла мелей структуры и ее продольный осью z.

Величина угла Ро определяется, исходя пз необходимой крутизны частотно-вольтогой характеристики прибора по напряжению управляющего сигнала. Чем больше угол ро, тем больше крутизна частотновольтовой характеристики, предложенной

ЛОВ.

«Косая гребенка», рассчитанная для работы в 8-миллиметровом диапазоне при

Po = 10 обеспечивает крутизну частотновольтовой характеристики у = dt/dVo =

= 3,3 МГц1В. Изменение частоты выходного сигнала ЛОВО с такой «гребенкой» при повороте электронного, потока над структурой L ф относительно г лри V< = 1670 В о пределяется .из соотношения

Aj = yVо сов v (2) Формула изобретения

40 1. Лампа обратной волны с продольным магнитным полем для генерации радиоволн миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов, содержащая вакуумноплотный корпус, электроннооптическую систему, фор45 мирующую параксиальный электронный поток, периодическую замедляющую структуру, например «гребенку», в волноводе, составляющую с ним пространство взаимодействия и расположенную под острым углом к

M оси электроннооптической системы, и вывод энергии, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности перестройки частоты генерируемых колебаний без затраты мощности, в пространстве взаимодействия над периодической замедляющей структурой параллельно ее поверхности установлен управляющий электрод, например, в виде изолированной от корпуса металлической пластины, который под лючен к источнику управляющего сигнала.

2. Лампа по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения однозначности изменения частоты и увеличения круНаличие управляющего электрода над периодической замедляющей структурой в пространстве взаимодействия лампы обратной волны, позволяет осуществлять безмощностную электронную перестройку частоты ее выходного сигнала, составляющую — 0,5 — 1 О/О от средней частоты колебаний.

Такая перестройка практически безынерционна, не требует затраты мощности и достигается изменением напряжения на управляющем электроде. Крутизна перестройки составляет доли или единицы МГц.

Предложенная лампа обратной волны может быть применена в качестве генератора с безмощностной модуляцией частоты, генератора качающейся частоты, гетеродина приемника в режиме поиска при управляюЗО щем сигнале пилообразной формы. Она обеспечивает изменение частоты колебаний в режиме «меандр». При импульсной работе в предложенной ЛОВ обеспечивается безмощностная перестройка частоты внутри импульса.

555751

1 Z З л я а

Puz 3

Фиг. о

Техред О. Тюрина Корректор И. Симкина

Редактор Т. Колодцева

Заказ 844/1264 Изд. № 750 Тираж 922 .Подписное

НПО Государс1,.н: осо комитета СССР по делам изобретений и открытий

Мосина, K-35, Раушская наб., д. 4/5

1ип, Харьк. фил. пред. «Патент» тизны частотно-вольтовой характеристики прибора при безмощностной перестройке частоты, ла мели плоской периодической структуры, например «гребенки», выполнены перпендикулярными к поверхности структуры и под углом к ее продольной оси, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Верещагин Е. М. Модуляция в генераторах СВЧ. М., «Советское радио», 1972, 5 с. 122 — 154.

2. Авторское свидетельство СССР

М 341113, кл. Н 01 J 25/00, 1956.