• Українська
  • English
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

Помножувач частоти у субміліметровому діапазоні хвиль. Частина 1. Умови одночасного збудження двох мод із кратними частотами у системі сповільненняхвиль генераторів О-типу

Рубрика: 
ВАКУУМНА ТА ТВЕРДОТІЛЬНА ЕЛЕКТРОНІКА
Мільчо, МВ, Ільєнко, КВ
Organization: 

 

Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України
12, вул. Акад. Проскури, Харків, 61085, Україна
E-mail: kost@ire.kharkov.ua
https://doi.org/10.15407/rej2020.04.038
Мова: українська
Анотація: 

 

Предмет та мета роботи. Проблема створення зручних для експлуатації генераторів у короткохвильовій частині субміліметрового діапазону змушує шукати можливості для її вирішення. Одна з таких можливостей – використання електровакуумних помножувачів частоти на основі лампи зворотної хвилі (ЛЗХ) або її різновиду – клинотрона. Експериментатори іноді спостерігають одночасне збудження двох коливань різної частоти у звичайних клинотронах, оротронах та генераторах дифракційного випромінювання у міліметровому діапазоні. Мета цієї роботі – дослідити можливість використання таких режимів для створення електронних помножувачів частоти у субміліметровому діапазоні хвиль.

Методи та методологія роботи. Метод дослідження – теоретичний аналіз процесу одночасної взаємодії електронного потоку з електромагнітними полями двох мод у системі сповільнення хвиль генератора типу ЛЗХ для формування співвідношень, які накладаються на параметри системи сповільнення хвиль та режим генератора для одночасного збудження цих мод. Виконано порівняльний аналіз одержаних співвідношень з відомими експериментальними результатами.

Результати роботи. Сформульовано дві умови, які необхідні для одночасного збудження мод: рівність швидкостей робочих просторових гармонік; строга кратність частот двох мод. Одержано зручні діаграми для проектування схеми помноження частоти з будь-якою кратністю. Узагальнено строгий аналітичний метод розрахунку дисперсії гребінки на вищі смуги пропускання великих номерів. Порівняння розрахунку з експериментальними даними підтвердило можливість використання одержаних формул для опису режиму помноження частоти.

Висновок. Показано можливість створення електронних помножувачів на основі генератора типу клинотрон з однією системою сповільнення хвиль у субміліметровому діапазоні. Для реалізації режиму одночасної генерації двох заданих частот необхідно керувати дисперсією системи у різних смугах прозорості за допомогою переміщення екрана над гребінкою. 
Ключові слова: вакуумна електроніка, клинотрон, помножувач частоти, просторова гармоніка

Стаття надійшла до редакції 10.03.2020
УДК 621.385.633

Radiofiz. elektron. 2020, 25(4): 38-53
Повний текст (PDF)

References: 

 

  1. Левин Г.Я., Бородкин А.И., Кириченко А.Я., Усиков А.Я., Чурилова С.А. Клинотрон. Киев: Наук. думка, 1992. 200 с.
  2. Dayton J.A.Ir., Mearini G.T., Kory C.L. Diamond Based Sub Millimeter Back Wave Oscillator. Int. Vacuum Electronics Conf. (IVEC 2004) Conf. Dig. Monterey, CA, USA (27–29 April, 2004). Monterey: IEEE, 2004. P. 71–72.
  3. Лампы обратной волны миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн. Под ред. Н.Д. Девяткова. Москва: Радио и связь, 1985. 135 с.
  4. Ives L., Kory C., Read M. Development of Terahertz Backward Wave Oscillators. Int. Vacuum Electronics Conf. (IVEC 2004) Conf. Dig. Monterey, CA, USA (27–29 April, 2004). Monterey: IEEE, 2004. P. 68–69.
  5. Корнеенков В.К., Курин В.Г. О работе генератора дифракционного излучения на высших пространственных гармониках. Радиофизика и электроника: сб. науч. тр. Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. Харьков: 2008. Т. 13, № 2. С. 227–231.
  6. Мирошниченко В.С. ,Корнеенков В.К., Сенкевич Е.Б. Возбуждение генератора дифракционного излучения с двойной решеткой на высших пространственных гармониках. 20-я Междунар. Крымская конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (Крымико 2010) (13–17 сент. 2010, Севастополь): материалы конф. в 2 т. Севастополь, 2010. Т. 1. С. 265–266.
  7. Мясин Е.А., Ильин А.Ю., Евдокимов В.В., Чигарев С.Г. Генерация в оротроне электромагнитных колебаний коротковолновой части миллиметрового диапазона волн на 2-й пространственной гармонике. 16-я Междунар. Крымская конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (Крымико 2006) (11–15 сент. 2006, Севастополь): материалы конф. в 2 т. Севастополь, 2006. Т. 1. С. 259–260.
  8. Мильчо М.В., Тищенко А.С., Завертанный В.В., Лопатин И.В., Терехин С.Н. Клинотрон – умножитель частоты в субмиллиметровом диапазоне длин волн (l  0,93 мм). Радиофизика и электроника. 2015. Т. 6(20), № 2. С. 61–67.
  9. Мильчо М. В. Исследование и проектирование отборника мощности для электровакуумного умножителя частоты субмиллиметрового диапазона волн Радиофизика и электроника. 2019. Т. 24, № 3. С. 45–60.
  10. Братман В.Л., Махалов П.Б., Федотов А.Э., Хаймович И.М. О возбуждении оротронных колебаний на удвоенной частоте поверхностной волны. Изв. вузов. Радиофизика. 2007. Т. 50, № 10–11. С. 859–865.
  11. Скрынник Б.К., Корнеенков В.К., Демченко К.Ю. Об обратной связи в опытах Смита–Парселла. Радиофизика и электроника: сб. науч. тр. Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. Харьков: 2000. Т. 5, № 3. С. 14–18.
  12. Богомолов Г.Д., Бородкин А.И., Кущ В.С., Левин Г.Я., Русин Ф.С., Чурилова С.А. Исследование возбуждения системы типа «гребенка» в оротронном режиме и режиме ЛОВ. Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1970. № 1. С. 97–102.
  13. Мильчо М.В., Ефимов Б.П., Завертанный В.В., Гончаров В.В. Особенности режимов работы генераторов типа клинотрон. Радиофизика и электроника: сб. науч. тр. Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. Харьков: 2005. Т. 10, № 3, С. 435–440.
  14. Кириленко А.А., Сенкевич С.Л., Стешенко С.А. Анализ трехмерных замедляющих систем на основе метода обобщенных матриц рассеяния. Радиофизика и электроника: сб. науч. тр. Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. Харьков: 2007. Т. 12, спец. вып. С. 122–129.
  15. Milcho M.V., Ilyenko K.V., Lopatin I.V., Zavertanniy V.V., Yatsenko T.Yu., Tishchenko A.S. Klynotron – Multiplier for Submillimeter Waveband. Telecommunications and Radio Engineering. 2019. Vol. 78, Iss. 2. P. 137–152. DOI: 10.1615/TelecomRadEng.v78.i2.50.
  16. Hongzhu Xi, Zhaochang He, Jianguo Wang, Rong Li, Gang Zhu, Zaigao Chen, Jinsong Liu, Luwei Liu, Hao Wang. A continuous – wave clinotron at 0.26 THz with sheet electron beam. Phys. Plasma. 2017. Vol. 24, Iss. 3. P. 033105(6 p.). DOI: https://doi.org/10.1063/1.4977809.
  17. Никольский В.В. Теория электромагнитного поля. Москва: Высшая школа, 1961. 271 с.
  18. Verbitskii I.L. Dispersion Relations for Comb-Type Slow-Wave Structures. IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1980. Vol. 28, Iss. 1. P. 48–50. DOI: 10.1109/TMTT.1980.1130005.
  19. Мильчо М.В. Метод конформных отображений для расчета высокочастотных электромагнитных полей в замедляющих системах. Ч. 1. Случай больших замедлений. Радиофизика и электроника: сб. науч. тр. Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. Харьков: 2003. Т. 8, № 1. С. 136–147.
  20. Мильчо М.В. Метод конформных отображений для расчета высокочастотных электромагнитных полей в замедляющих системах. Ч. 2. Электродинамические решения эквивалентные электростатическим. Радиофизика и электроника: сб. науч. тр. Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. Харьков: 2003. Т. 8, № 2. С. 259–268.
  21. Мильчо М.В. Метод конформных отображений для расчета высокочастотных электромагнитных полей в замедляющих системах. Ч. 3. Анализ конкретных систем. Радиофизика и электроника: сб. науч. тр. Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. Харьков: 2003. Т. 8, № 3. С. 374–385.
  22. Шестопалов В.П., Кириленко А.А., Масалов С.А., Сиренко Ю.К. Резонансное рассеяние волн: В 2-х т. Т. 1. Дифракционные решетки. Киев: Наук. думка, 1986. 232 с.
  23. Мильчо М.В. Использование конформных отображений для расчета высокочастотных полей в периодических структурах. Радиофизика и электроника: сб. науч. тр. Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. Харьков: 1998. Т. 3, № 1. С. 20–27.