Электродинамика гирорезонансных усилителей и методы оптимизации тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

о*

>

- Л МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ э РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В. ЛОМОНОСОВА

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи УДК 621.385; 621.372

ШЕЛУДЧЕНКОВ АНДРЕЙ ВИКТОРОВИЧ

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА ГИРОРЕЗОНАНСНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ И МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ

01.04.03 - радиофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва -1998

Работа выполнена на кафедре радиофизики физического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Научные руководители: доктор физико-математических наук, профессор А П. Сухоруков;

кандидат физико-математических наук, доцент А Ф. Королев.

Официальные оппоненты: член-корр еспонденг Российской АН, доктор физико-математических наук, профессор Д И. Трубецков;

доктор физико-математических наук, профессор В. А Черепенин

Ведущая организация: Московский физико-технический институт.

Защита состоится" & " 1998 г. в /Г^^ч1

на заседании Диссертационное совета'К.053.05.92

в МГУ им. М.В. Ломоносова по адресу: 119899.^1ос1^а, ГСП, Воробьевы горы, МГУ, физический факультет, аудитория_

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан " ¡О? " ^^Р 1998 г. .

Ученый секретарь Диссертационного совета К.053.05.92

кандидат физико-математических наук И. В. Лебедева.

Общая характеристика работы

Актуальность темы

В настоящее время в исследовании и разработке усилителей гирорезонансно-го типа (гироклистронов, гиро-ЛБВ, гиротвистронов, пениотронов) определился ряд приоритетных задач, в случае успешного решения которых эти вакуумные приборы получили бы такое же широкое применение, как и классические приборы свч.

Первой, и наиболее актуальной задачей является снижение массы магнитной фокусирующей системы (МФС), традиционно представляющей собой криогенный гелиевый сверхпроводящий соленоид массой порядка 100 кг и достаточно коротким временем непрерывной работы, около 500 часов с "замороженным" полем. Поскольку в ближайшее время не предвидится создание соленоидов из ВТСП, в решении этой проблемы наметилось два основных направления: 1 - разработка для длинноволновой части миллиметрового диапазона МФС на постоянных магнитах с полем 1,0...1,2 Тл в зазоре длиной около 10Х, 2 - создание в коротковолновой части миллиметрового диапазона приборов пениотронното типа, работающих на высоких циклотронных гармониках п » 10 и магнитных систем для них с полями 0,30...0,35 Тл. Использование МФС на постоянных магнитах сразу же влечет за собой применение принципиально новой электронно-оптической системы (ЭОС), электронной пушки и коллектора. Это прежде всего связано с реверсом поля на полюсных наконечниках и иеадиабатическим характером формирования винтового электронного потока (ВЭП) в области компрессии.

Второй, актуальной для всех гирорезонансных усилителей задачей, является проблема подавления паразитного самовозбуждения интенсивного винтового электронного потока, которое возникает не только в электродинамической системе, но и в области компрессии и трубах дрейфа. В отличие от прямолинейных потоков, в винтовом электронном потоке присутствует большее число механизмов, приводящих к развитию различного рода неустойчивостен, вследствие которых возникает паразитная ВЧ или НЧ генерация и срыв рабочего режима прибора. В мощных гирорезонансных усилителях паразитам генерация также приводит к целому ряду нежелательных последствий, таких как оплавление труб дрейфа, вне-трактовые излучения через керамические изоляторы катодного узла лампы, нарушение модового состава выходного излучения, пробой или прогорание вакуумно-плотных окон и волноводных элементов выходного тракта.

Наконец, третьей задачей для широкополосных гирорезонансных усилителей, является проблема согласования входного и выходного тракта с электродинамической системой прибора и транспортировка без потерь мощного микроволнового излучения. Проблема согласования электродинамической системы с входным трактом зачастую оказывается сложнее согласования электродинамической системы с выходным трактом. Дело в том, что до области взаимодействия необходимо разделение электронного потока и ВЧ мощности. Нарушение этого условия негативно отражается на формировании интенсивного ВЭП в области компрессии. На участке, где магнитное поле не достигло рабочего значения и не выполняется условие синхронизма, модуляция потока ВЧ полем приводит к росту разброса скоростей электронов и снижению КПД прибора. При этом часть медленных электронов может отразиться от магнитной пробки и оказаться захваченными в магнитную ловушку. Образовавшееся облако пространственного заряда экранирует поле на катоде, нарушает распределение потенциалов в электронной пушке.

ведет к дальнейшему росту разброса поперечных скоростей электронов и снижению поперечного КПД электронного потока. Более того, в вакуумных приборах 3-х мм диапазона дайн волн размеры согласующих устройств жестко ограничены геометрическими размерами самой лампы и используемой магнитной системой. Именно поэтому, данная проблема является достаточно сложной для решения и оптимизации электродинамической задачей.

Цель работы и постановка задач

-Целью диссертационной работы является выявление закономерностей трансформации модового состава излучения в свсрхразмерньгх волноводах и использование полученных результатов для оптимизации широкополосных гирорезонанс-ных усилителей миллиметрового диапазона длин волн. В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи.

1. Теоретическое и экспериментальное исследование преобразования типов . волн в сильно связанных волноводах.

2. Расчет и оптимизация преобразователя волны ТЕ] э прямоугольного волновода в волну ТЕо,| круглого волновода для широкополосного согласования входного тракта с электродинамической системой мощной гиро-ЛБВ 3-х мм диапазона длин волн.

3. Экспериментальное исследование спектрального состава выходного излучения гирорезонансного усилителя при развитии неустойчивостей в интенсивном винтовом электронном потоке.

4. Оценка влияния "медленных" электронов ч магнитной ловушке на процесс самовозбуждения гирорезонаценого усилителя.

5. Теоретическое и экспериментальное исследование преобразования электромагнитных волн на случайно расположенных неоднородностях в многомодо-

. ьон электродинамической системе (волноводе).

6. Применение выявленных закономерностей для подавления самовозбуждения в приборах гирорезонансного типа.

Научная новизна результатов

1. Предложен метод расчета коэффициента передачи, полосы частот, направленности и избирательности преобразователя типов вот на основе направленного ответвителя с сильной связью.

2. Показано, что зависимость амплитуды коэффициента преобразования от расстройки невозмущенных волновых чисел связанных волн носит резонансный характер. Получены соотношения для полуширины резонансной кривой. В случае волноводов разного поперечного сечения, максимальный коэффициент преобразования достигается при отличной от нуля расстройке нсвозмущен-ных волновых чисел.

3. Показано, что максимальный коэффициент преобразования физически ограничен искажением структуры поля в волноводе, возникающим под влиянием элементов связи, и возбуждением в многомодовом волноводе близких по фазовым скоростям типов волн.

4. , Экспериментально исследован преобразователь типов волн на основе мпого-

модовых волноводов с сильной связью.

5. Экспериментально исследован спектральный состав выходного излучения усилительного гироклистрона при развитии в электронном потоке различных типов неустончивостей, исследована зависимость спектрального состава от питч-фактора электронного потока.

6. Проведена оценка влияния захваченных в магнитную ловушку "медленных" электронов на снижение стартового тока входного резонатора и иредрезона-торного пространства усилительного гироклистрона.

7. Теоретически и экспериментально исследован процесс преобразования электромагнитной волны на случайных неоднородностях размером г«А в много-модовом волноводе. .,

8. Показано, что при определенных условиях затухание распространяющейся электромагнитной волны перестает зависеть от величины омических потерь в стенках волновода и численно равно коэффициенту преобразования на неоднородностях падающей волны в другие моды.

9. Выявлены 4 механизма (3 амплитудных и 1 фазовый) в многомодовой электродинамической системе с хаотически расположенными неоднородпостями и поглотителем на стенках, позволяющие надежно подавить самовозбуждение гирорезонансных усилителей в области компрессии.

Практическое значение работы

1. Изготовлены и экспериментально исследованы два варианта преобразователей типов воли для согласования входного тракта с электродинамической системой широкополосной гиро-ЛБВ. Первый вариант реализован на основе направленного отвствитсля, связывающего волну ТЕ] о прямоугольного волновода непосредственно с волной ТЕо.1 круглого Еолновода. Коэффициент передачи преобразователя к = 0,62, полоса преобразования по уровню - 3 дБ равна 11 %, нзрсзанность АЧХ не превышает 0,5 дБ. Геометрическая длина преобразователя 13Х.

2. Второй вариант преобразователя выполнен на основе направленного ответви-теля, связывающего волну ТЕцо прямоугольного волновода с волной ТЕо.1 коаксиального волновода. Последующее преобразование волны ТЕо,| коаксиального волновода в волну ТЕот круглого волновода происходит в двухмодо-вом преобразователе Маркатили. Коэффициент передачи преобразователя £=0,55, полоса преобразования по уровню — 3 дБ равна 6,3%, изрезапность АЧХ составляет 1,7 дБ. Отличительной особенностью преобразователя является чрезвычайно короткая длина области связи 4.5Х и полное пространственное разделение электронного потока и ВЧ поля до области взаимодействия.

3. Изготовлена и экспериментально исследована электродинамическая система пениотрона, работающая на г.- виде колебаний. Входное согласующее устройство, выполненное как "поперечный" направленный ответвитель с сильной связью, преобразует волну ТЕ).о прямоугольного волновода в рабочий тип колебаний пениотрона. В выходном согласующем устройстве, представляющем собой многоступенчатый преобразователь типов волн, рабочий тип колебаний пениотрона преобразуется в волну ТЕо.1 круглого волновода.

4. Для предотвращения самовозбуждения в области адиабатической компрессии электронного потока четырехрезонаторного усилительного гироклистрона применено электродинамическое устройство, использующее процесс преоб-

разования электромагнитной волны на хаотических неоднородностях в мно-гомодовом волноводе с поглощением. В модифицированных лампах в режиме . чистого усиления выходная мощность выросла с 1,5 кВт до .2,2...2,5 кВт, а КПД увеличился с 13...14 % до 22...25 %. В одной из ламп удалось зафиксировать мощность в непрерывном режиме 3,0 кВт при КПД 30 %._

Апробация работы и публикации

Основные результаты диссертации докладывались на Всесоюзном научном семинаре "Математическое моделирование и применение явлений дифракции" (Москва, 24-25 пая 1990 г.), im VI Всесоюзной научнп-лрактической коифрргтщии "Применение СВЧ энергии в технологических процессах и научных исследованиях" (Саратов, 11-13 июля 1991 г.), на научно-технической конференции "Научный потенциал ВУЗов - программе конверсия" (Казань, 27-29 января, 1993 г.); на IV и V Всероссийской школе-семинаре "Физика и применение микроволн" (Краснови-дово, 17-23 мая 1993 г.), на 25 Европейской микроволновой конференции, (Bologna, Italy, Sept. 4-7, 1995 г.), на 9-й конференции по микроволновой технике, (Pardubice, Czech Rep., Oct. 16-17, 1997 г.), на Всероссийской межвузовской конференция "Современные проблемы электроники и радиофизики СВЧ", (Саратов, 4-8 сентября 1997 г.), на Азиатско-Тихоокеанской микроволновой конференции (Yokohama, Japan, 1998 г.).

По материалам диссертации опубликовано 17 работ, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографии (63 наименований). Диссертация содержит 109 страниц текста, 44 рисунка и 5 таблиц.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность работы и приводятся основные положения, выносимые автором на защиту. Показано, что на современном этапе прослеживаются три основные тенденции развития усилителей гирорезонансного тина. Во первых, снижение массогабаритных показателен магнитных фокусирующих систем, отказ от сверхпроводящих криогенных соленоидов и применение магнитных фокусирующих систем на постоянных магнитах. Это возможно с переходом электронно-волнового взаимодействия па более высокие гармоники циклотронной частоты и использовании более эффективного пениотронного механизма взаимодействия. Во вторых, повышение устойчивости усилителей к самовозбуждению и различным дестабилизирующим факторам. И в третьих, повышение КПД и мгновенной полосы усиливаемых частот, а также вопросы согласования приборов с входным и выходным трактами и транспортировки излучения высокого уровня мощности.

Глава 1 посвящена исследованию преобразователя типов волн на основе направленного ответвителя с сильной связью. Приводятся описания известных адиабатических преобразователей волны ТЕ].о прямоугольного волновода в волну TEo.i круглого волновода. Показаны ограничения, не позволяющие их использо-

вать для согласования входного тракта с электродинамической системой гиро-ЛБВ 3-х мм диапазона длин волн.

В обзорной части главы изложены известные аналитические методы расчета , ответвителей со слабой связью. Показано, что при переходе к сильной связи применение уточняющих поправок, полученных из электростатики, не даёт необходимой точности. Наибольшую погрешность в определении коэффициента передачи вносит расчет возмущения фазовой скорости волн в связанных волноводах под влиянием элементов связи.

Экспериментальная проверка преобразователя типов волн с сильной связью, изготовленного на основании аналитического расчета, подтвердила несостоятельность теории для практического применения.

Проведенный расчет области связи с использованием численных методов показал, что основное влияние на достижение максимального коэффициента преобразования оказывает расстройка нсвозмущенных волновых чисел связываемых волноводов. Эта зависимость носит резонансный характер. На Рис. 1 представлены аналитическая, численная и экспериментальная зависимости амплитуды коэффициента преобразования от расстройки невозмущенных волновых чисел связываемых волноводов. Здесь же представлены доли мощности, переносимые парциальными волнами по поперечному сечению каждой из связанных областей. Необходимым условием полной перекачки энергии из одного волновода в другой является равенство мощностей синфазного и па-рафазного типов волн, возбуждаемых в области связи.

На Рис. 2 изображена структура поля в области связи двух волноводов. Видно, что перекачка энергии между волноводами происходит в результате биения 4-го и 5-го типов волн связанной системы.

Показано, что при усилении связи и уменьшении длины преобразователя ухудшаются направленность и избирательность ответвителя, которые накладывают физические ограничения на максимально достижимый коэффициент преобразования. Так при длине преобразователя 12А. до 16% падающей мощности преобразуется в воляу ТЕз.ь постоянная распространения которой близка к постоянной распространения полны ТЕо,|. Об этом также свидетельствуют три вариации поля н круглом волноводе на Рис. 2. Получены выражения для рабочей полосы частот преобразователя, направленности и избирательности.

Экспериментальные исследования четырехплечной симметричной схемы преобразователя, учитывающие направленность, избирательность и омические потери в стенках подтвердили правильность предложенного метода расчета.

Рис. 1. 1 - аналитический расчет коэффициента связи, 2 - численный расчет коэффициента связи, 3 - эксперимент, 4 - относительные мощности синфазной п парафазиой волны.

тип колебаний 6

Далее представлены два устройства согласования входного тракта с электродинамической- системой гиро-ЛБВ на основе направленных ответвителей.

Первый вариант преобразователя выполнен на основе направленного' ответ-вителя с непрерывной областью связи и имеет следующие параметры. Максимальный коэффициент преобразования к-0,62, КСВН не более 1,3. Полоса пре-:.

ооразования по уровню - 3 дЬ равна 11%. Изрезанность АЧХ не превышает 0,5 дБ. Частота, на которой достигается максимальный коэффициент преобразования оказалась смещенной на 2 ГГц (2,3%) в низкочастотную область относительно расчетной. На Рис. 3 представлены АЧХ преобразования, направленности и избирательности преобразователя, зарегистрированные на панорамном приемнике в рабочем диапазоне частот.

Рассчитан, изготовлен и экспериментально исследован преобразователь типов волн дли согласования входного тракта с электродинамической системой гиро-JlGB с пространственным разделением ВЭП и ВЧ энергии. Электромагнитная энергия на волне TEio прямоугольного аолповода вначале преобразуется в волну TEo.i коаксиального волновода, а затем в преобразователе Маркатили в рабочую волну TEo.i круглою волновода. В результате двукратного прохождения волны через область связи направленного ответвителя длина преобразователя сокращена вдвое.

. Преобразователь Маркатили выполнен в виде конусного перехода, который адиабатически согласует коаксиальный волновод большого диаметра с рабочим волноводом гиро-ЛБВ. Преобразование происходит в результате биения двух мод TEo.i и ТЕо,2. Несмотря на то, что коэффициент преобразования к = 0,55 несколько ниже, чем в предыдущей конструкции, применение такого преобразователя более предпочтительно, поскольку до области взаимодействия реализовано полное разделение электромагнитной волны и электронного потока.

В Главе 2 исследована электродинамическая система пеииотрона, работающего на 10-й гармонике гирочастоты. В обзорной части главы рассмотрены преимущества пениотронного механизма взаимодействия по сравнению с гиротрон-ньш. Показано, что для эффективного взаимодействия па высоких циклотронных гармониках электродинамическая система прибора должна селективно поддерживать волну тина "моды шепчущей галереи" с числом вариаций по азимуту на 1

тип колебаний 4

Рис. 2. Типы колебаний системы двух сильно связанных волноводов и распределение электрического поля для случая оптимальной расстройки волновых чисел аг?=п1-ч11=мч !. я.(4)„,=<(.26 мм, \(5,с,„=4.13 мм, т=0.07^о„ а/т =0.33.

* 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 95 97 98 99 100 частота (ГГц)

Рис. 3 I - расчетная зависимость коэффициента преобразования в волну ТЕ»,и 2 - экспериментальная зависимость преобразования в волну ТЕ0(,, 3 - экспериментальная зависимость преобразования в волну TE3j, 4 - направленность ответвитсля.

ПОПЕРЕЧНОЕ CE4D1HE ВОЛНОВОДА Силовые лннии электрического (шля линии уровня Hz (от -1 до -*1 через 0.1)

Нет симметрии пгноситепьно пноскости X0Z Нет симметрии относительно плоскости VOZ

Размер волновода 11Х= 2. i ве-з

Размер коне**«оэлементной сетки 14охгэ jawiB Г-1.500Е-3 R-2.150T-3

г-гта-mffl I (Ь

у О 14- 28 4-2 56 70 S4- &<3 1 1 г 12<Ч 140 X / 1-гч

Критическая длинч волны 3.311Е-Ъ

Рис. 4, Рассчитываемый сектор магнетрон-iioro волновода.

db 0

89.5 90 90.5 91 91.5 92 92.5 93 93.5 94 94.5 95 95.5 < (ГГц)

Рнс. 5. Расчетная (I) и экспериментальная (2) АЧХ электродинамической системы пе-1нют ронного генератора с преобразователем 2я-внда колебаний в волну ТЕ0л круглого волновода.

большем, чс-.ч помер циклотронной гармоники. Для этих целей используется магнетроноподобный волновод, работающий на тс- или 2л- виде колебаний.

Далее проанализированы аналитические методы расчета собственных частот магнетронного волновода, которые основаны на равенстве входных нроводимостей области взаимодействия и резонаторной камеры на резонансной частоте. Аналитические методы связаны с большим объемом вычислений и ошибка в определении резонансной частоты оказывается большей, чем полоса циклотронного резонанса.

Поэтому выполнен численный расчет электродинамической системы пениотронпого генератора на 10-й гармонике гирочастоты. Азимутальная симметрия магнетронного волновода позволяет вести расчет только сектора с углом а=360п Ш , в котором волна ТЬ'от является основным типом, причем для 2тт-вида колебаний по радиусам К и г следует задать электрические стенки, для т-вида колебаний по радиусу г магнитную стенку (Рнс. 4). Результаты расчетов приведены в Таблице 1. Также рассчитаны величина омических потерь для меди, безразмерная погонная емкость промежутка (АВ) р„!1'/7Р, пропорциональная сопротивлению связи и критичность к отклонению геометрических размеров АЛси/ЛИ. Следует отмстить, что магне-тронная система достаточно критична к изменению геометрических размеров. Так изменение Я на 0,01 мм (0,5 %) приводит к изменению критической длинны волны на 0,02 мм (0,6 %). Погрешность расчета ХсЛ составляет 0.1 %.

Для преобразования рабочего колебания магнетронного волновода в волну ТЕо,1 круглого волновода использованы промежуточные четвертьволновые секции магнетронного вол-

повода, тс-виду колебаний в магнетронном волноводе соответствует мода "шепчущей галереи в круглом волноводе. Транспортировать и использовать этот тип колебаний достаточно сложно. 2я-виду колебаний, а именно нулевой пространственной гармонике, не имеющей вариаций по азимуту, соответствует родственная волна ТЕо,1 в круглом волноводе. Однако осуществить переход путем адиабатического уменьшения ламелей при неизменном внешним радиусе не удается по следующим причинам. При таком изменении ламели критическая длина 2л-вида сначала уменьшается, пропорционально уменьшению ламели, а затем растет, приближаясь к критической длине волны ТЕо,1 круглого волновода 3,53 мм. Таким образом, магнетронный волновод на некотором участке оказывается запертым.

К (мм) И (мм) Г„,(ГГц) о <■„„(%) (ГГц/мм 1<Г2) Потери (дб/м)

7Г-ВИД 1,50 2,22 90,80 0,1 1,12 20

27г-вид 1,50 2,15 90,61 0,1 0.96 18.5

Таб. 1. Результаты расчета магнетронного волновода.

Для согласования электродинамической системы с выходным волноводом использован метод синтеза ступенчатых переходоз. Расчет многомодовой матрицы рассеяния стыка двух волноводов производился проекционным методом сшивания полей в сочетании с методом конечных элементов, без учета омических потерь. Погрешность расчета коэффициентов отражения и прохождения для основной волны в одномодовом режиме составляет 1,5...2,5%. Уточняющий расчет производился в многомодовом режиме. Насыщение наступает при учете 8 волн ТЕ типа и 7 волн ТМ типа, когда дальнейший учет высших типов воли уже не влияет на величину коэффициента отражения. Для согласования в генераторе в диапазоне частот 91...92 ГГц достаточно ограничиться одной четвертьволновой секцией с перепадом волновых сопротивлений р~ 1.58.

В качестве промежуточной секции использовался волновод с 11-ю ламелями, и шириной щели между ламелями такой же, как в рабочем волноводе. В результате расчета геометрические размеры промежуточной секции оказались следующие: внутренний радиус г'= 2 мм, внешний радиус Я' = 2.3 мы, длина ¿' = 2.24 мм, частота огсечки/сы= 84,5 ГГц. Важно отметить, что геометрические размеры преобразователя обеспечивают угол раскрыва 10° при выходе электронного потока в коллектор.

Для согласования входного тракта с электродинамической системой пенио-тропного усилителя, работающего на 71-виде колебаний использован преобразователь типов волн па основе "поперечного" направленного ответвителя. Преобразователь выполнен с дискретными элементами связи, которые связывают волну ТЕ 1.о , бегущую вдоль прямоугольного волновода с волной ТЕц.1 магнетронного волновода, распространяющуюся в азиму тальном направлении. Для расчета коэффициента преобразования использовалась теория возбуждения волновода сторонними токами. Расчет сопротивления связи выполнен численным методом.

Для проведения "холодных" измерений использовался симметричный макет с одинаковыми согласующими секциями на входе и выходе. Расчетная (кривая 1) и экспериментально измеренная (кривая 2) АЧХ электродинамической системы без вакуумно-плотных окоп представлена на Рис. 5. Полученная частота отсечки почти точно совпала с расчетной и равна 90,5 ГГц. Полоса пропускания по уровню

- 3 дБ составляет 2,5 %. КСВН во всем диапазоне не превышал 1,4, что соответствует коэффициенту отражения Sn = 0,16. Общие потери на проход составили величину 2,5 дБ (к = 0,56). Отсюда легко оценить коэффициент омических потерь, который равен k0hm~ 0.79, что соответствует омической добротности Q0hm~ 8500. Таким образом, экспериментальная омическая добротность оказалась достаточно высокой, в 4 раза больше дифракционной. Для 3-х мм диапазона длин волн это является хорошим результатом и позволяет надеяться на небольшие тепловые потери ВЧ мощности в "горячем" эксперименте и высокий КПД электронно-волнового взаимодействия. ...'■ .

Для вывода излучения использовалось согласованное полуволповое вакуум-но-плотное окно из борнелита. Полуволновой диск 0 8 мм высотой h = 0.91 мм и диэлектрической проницаемостью £=3,8 рассчитан на уровни непрерывной мощности Р = 3...5 кВт без принудительного охлаждения. Экспериментально измеренный КСВН вакуумно-плотного окна не превышал 1,3 в диапазоне 91...93 ГГц. В "горячем" эксперименте зафиксирована генерация на частоте /=91?00...91,25 ГГц. Таким образом, полученные экспериментатьные данные хорошо согласуются с результатом расчета.

В обзорной части Главы 3 показано, что достижению высоких уровней выходной мощности и КПД в усилителях гирорезонансного типа мешает самовозбуждение, стартовые токи которого значительно ниже рабочих токов прибора.

Далее исследованы механизмы и условия развития неустойчивостей в интенсивном винтовом электронном потоке на примере мощного 4-х резонаторного ги-роклистрона непрерывного действия 3-х мм диапазона длин волн. Экспериментально зафиксировано влияние неустойчивостей на спектральный состав выходного излучения в различных режимах. IIa Рис. 6 представлены спектры выходного излучения для различных значений питч-фактора g. Спектр выходного сигнала состоит из частоты /0 усиливаемого сигнала, задаваемого внешним источником, и боковых полос, несущих информацию о том или ином механизме неустойчивости в ВЭН.

При небольших значениях питч-фактора g = vjv? < 1,2 в ВЭП присутствуют бегущие в азимутальном направлении волны, возникающие в магнетронно-инжекторной пушке (МИН) и приводящие к низкочастотному когерентному излучению слабой интенсивности с частотой /] = 200...300 МГц. Экспериментально подтвердилась зависимость частоты от электрического Есш и магнитного ВСС1, поля

dj

-ano -Зоо -100 о юо 2оо зоо -зоо -roo -юз о ioa :''■> 310 -300 -acn -100 о мо 200 300

Мо(МНг) ;-!,: f'H; ■ !!, '-<-,-)

5) . ')

Рис. 6. Спектр выходного сигнала

a) g < 1,2. fj - частота азимутальных колебаний в магиетрони^м диоде, б) g = 1,2... 1,7, f2 - частота колебаний захваченных в адиабатическую магнитую лон>шк*у электронов, в) шумовой спектр выходного сигнала при g > 1,7.__

на катоде. Эти колебания несколько ухудшают отношение сигнал/шум, однако практически не сказываются на выходных энергетических характеристиках прибора. С ростом выходной'мощности интенсивность этих компонент снижается до - 60 дБ и более.

При дальнейшем повышении питч-фактора до я= 1,2 во входном участке электродинамической системы (включая трубу дрейфа и область компрессии) возникает интенсивная генерация МЦР-типа, которая подавляет полезный сигнал на 20.. .40 дБ, не позволяя выйти на режим насыщения по я с максимальным КПД. Самовозбуждение МЦР-типа наблюдалось как на рабочем типе колебаний ТЕо,!, так и на волне ТЕ?,!- Практически одновременно с этим (в интервале g - 1,0...1,3) в спектре выходного сигнала появляются боковые полосы, отстоящие от основной на величину/2 = 30...50Мгц. С увеличением питч-фактора они приобретают шумовой характер. Своим возникновением они обязаны продольным колебаний пространственного заряда захваченных в магнитной ловушке медленных электронов. Период колебаний примерно совпадает с временем пролета электронов от катода до "полки" магнитного поля. Шумовой характер объясняется начичием различных но продольной скорости групп электронов. : >

Дальнейшее повышение питч-фактора до £ — 1,7...2,0 приводит к хаотизации колебаний и возникновению мощного некогерентного излучения в полосе А/= 150. ..250 МГц. Вследствие этого происходит полное разрушение пространственной структуры ВЭП и глубокое подавление полезного сигнала. Этот режим также сопровождается интенсивным широкополосным внетрактовым излучением через изоляторы катода и керамические элементы лампы.

Далее сделана оценка влияния скоростного разброса на снижение стартового тока входного резонатора. Полагая, что рост тока отраженных в сечении г=г(Н) электронов ограничен провисанием потенциала пучка, получено (в предположении "П" - образной функции распределения электронов по поперечным скоростям) выражение для максимального тока отраженных электронов. Показано, входной резонатор длинной I, = 1,3А. без учета "медленных" электронов имеет пятикратный запас устойчивости по току. Учет неоднородности магнитного поля 0,6% приводит к появлению тока отраженных от магнитной пробки электронов с высокими значениями питч-фак гора, которого достаточно для возбуждения входного резонатора и примыкающей к нему области компрессии электронного потока.

Далее показано, что несмотря на сгущение спектра собственных колебаний с увеличением радиуса волновода, стартовый ток растет пропорционально радиусу, что объясняется падением сопротивления связи в результате увеличения объема, занятого электромагнитным полем. На Рис. 7 представлены зависимости стартового тока от радиуса волновода. Минимальный стар товый ток определяют моды с небольшими азимутальными индексами т = 0,1,2..., для которых Js,~ Я. Моды с большими азимутальными индексами, поле которых сильно прижато к стенкам, в процессе самовозбуждения волновода не участвуют. Их стартовый ток с ростом К растет значительно быстрее ш! (пропорционально факториалу).

Для эффективного подавления самовозбуждения исследован процесс трансформации падающей волны на случайно расположенных неоднородностях на степке сверхразмерного волновода. Данный процесс модового преобразования сопровождается перекачкой энергии падающей волны в моды "шепчущей галереи", поле которых сильно прижато к стенкам. Таким образом, в такой электродинамической структуре имитируется открытое пространство, в котором отсутству-

ет положительная обратная связь, обусловленная отражением электромагнитной волны от стенок волновода.

Для расчета коэффициента преобразования мощности на одной неоднородности использована теория возбуждения волновода сторонними токами с дальнейшим усреднением по фазам возбуждаемых волн. Коэффициент преобразования пропорционален гп , и быстро растет с приближением преобразованной волны к частоте отсечки. Показано, что при условии <5sх zo.2) >;>1 " постоянная затухания преобразованной волны в стенках волновода, 2(1Д) - среднее расстояние между неоднородностями), сложение мощностей в результате последовательных преобразований происходит без учета интерференции. Закон ослабления волны в результате рассеяния на хаотических неоднородностях подобен закону затухания в случае омических потерь Р=В,е'к,== Р0е'г', где у= kq- аналог постоянной затухания волны в волноводе, <7 = Q/z - плотность неоднородностей на единицу длины, = сумма

коэффициентов преобразования в отдельные типы волн па одной неоднородности.

Процесс модового преобразования электромагнитной волны сопровождается быстрым прижатием поля в результате перекачки энергии в типы волн с большими азимутальными индексами, что резко снижай эффективность взаимодействия с электронным потоком и способствует быстрой диссипации электромагнитной энергии в поглощающем покрытии на стенках волновода. Для оценки затухания получены приближенные выражения для коэффициентов связи рабочей волны с модами "шепчущей галереи". Па Рис. 8 пояснены направления трансформации и затухания преобразованных на неоднородностях типов воли.

Наконец, присутствует еще один механизм подавления самовозбуждения -фазовый. Суть его в том, что па длине L = \/kq мощность падающей волны уменьшается в е раз, преобразовываясь в другие типы волн, фазовые скорости которых сильно отличаются как от исходной волны, так и друг от друга. Это отличие обусловлено сильной дисперсией из-за близости преобразованных типов волн к частоте отсечки. Таким образом, эффективная длина, на которой сохраняется синхронизм электромагнитной волны и электронного потока, значительно короче геометрической.

В результате применения устройств, работающих на перечисленных принципах, реализуются одновременно 4 механизма, препятствующих возникновению самовозбуждения гироусилигеля. Падение сопротивления связи за счет роста объема, занятого электромагнитным полем; перераспределение энергии электромагнитного поля между типами колебаний, сопровождающееся прижатием поля к

на

Рис. 7. Зависимость стартового тока от радиуса волновода для мод с разными азимутальными индексами ш

13 4 2

• - . : \ —

X A.icj /.ко Лки Хк1 типывопч

Рис. 8. Направления трансформации и затухания преобразованных типов волн. 1-запредельные типы волн, 2- нерабочая область волновода, 3- сильно связанные волны, 4- слабо связанные волны, X - длина волны в свободном пространстве, - сильно затухающие волны, рабочий тип волны, Хц - слабо затухающие волны, Хк1 - основной тип волны в волноводе.

" -151—;—:—j- i

!_._!_ j _______]__

80 82 84 86 68 90 92 94 98 98 100 _частота (ГГц)_

стенкам; рост диссииативных свойств системы, независимо от величины омических потерь в стенках; нарушение условия фазового синхронизма между пучком и полем на любом участке, много меньшем геометрической длины электродинамической системы.

Следует особо отметить, что увеличение диссииативных свойств в предлагаемой системе принципиально отличается от механизма рассеяния

Рис.9. АЧХ затухания в зависимости от энергии электромагнитной волны в од-размера неоднородностей для волн ТЕ,,, и номодовом волноводе с неидеальными TEni. — ТЕ,,,—ТЕ0,, l-гладкий волновод, , , ,.

л «-.■> ï -nVci (шероховатыми) стенками. В посдед-

2 - l*n — U.2A, J - Го — и.25Л..

---------нем случае увеличение затухания происходит в результате роста сопротивления ВЧ токам, циркулирующим в скин-слое. Поэтому постоянная затухания определяется качеством обработки поверхности и свойствами материала, из которого изготовлены стенки волновода.

Для экспериментальной проверки теории отрезок круглого волновода диаметром 4Л и длиной 10Â был согласован конусными переходами с волноводами стандартного сечения 0 б мм измерительной аппаратуры. На внутреннюю поверхность стенок бал нанесен слой альсифера. В результате проведенных измерений в 3-х мм диапазоне были получены следующие результаты. Без нанесения неоднородностей на С1СНКИ поглощение на волне ТЕи составило 0,4 дБ, на волне TEoj 0,2 дБ. После внесения 15 неоднородностей сферической формы размером ги-0.20Л поглощение на волне TEi,i увеличилось до 2,1 дБ, на волне TEoj до 5,5 дБ. При увеличении размера неоднородности с 0.20/1 до■/•<)= 0.25Я поглощение резко возросло и составило величину 18,3 дБ для волны TEoj и 7,5 дБ для волны ТЕ 1,1.

Во второй серии экспериментов покрытие из альсифера было заменено на 6 вставок из поглощающей керамики КТ-30, характеристическое сопротивление которой отличается от характеристического сопротивления альсифера в 3 раза. Всс остальные параметры исследуемого устройства остались без изменения. Результирующая АЧХ после такой замены практически не изменилась. Тем самым подтвердился основной принцип работы такого устройства, а именно, что затухание волны определяется не омическими потерями в стенках, а процессом преобразования типов волн на неодпородностях. На Рис. 9 представлены полученные на панорамном измерителе экспериментальные зависимости затухания воли ТЕи и ТЕо,|. Серии кривых соответствуют затуханию гладкого волновода с поглотителем, со сферическими неодяородностями на стенке размером го=0.20Л, и со сферическими неоднородностями размером ;-0^0.25.1 Неравномерность затухания но всем диапазоне частот измерения 80...100 ГГц не более 1 дБ. Во всех измерениях КСВН не превышал 1,25. Хорошая согласованность системы вытекает из принципа её работы. Фактически КСВН определяется только мощностью, отраженной от первой неоднородности. По причине малого размера неоднородности и сверхраз-мерцости электродинамической системы эта отраженная мощность мала. Мощность, отраженная от остальных неоднородностей, рассеивается точно также, как

и мощность любой другой волны, поэтому она нс оказывает существенного влияния на КСВН системы в целом.

Для проверки правильности теории данные эксперимента были сопоставлены с расчетом. При данном радиусе в волноводе могут распространяться 24 волны ТЕ типа, и столько же волн ТМ типа. Для волны TEo.i расхождение расчетных данных с экспериментальными не превышает 0,5...0,9 дЬ. Как и ожидалось, наибольший вклад вносят волны, близкие к частоте отсечки и с большими азимутальными индексами т. Волны, поле которых достаточно равномерно распределено по поперечному сечению волновода, как у волны ТЕ 1.4 , имеют наименьшие коэффициенты связи.

Наибольшее расхождение, около 3,5 дБ, экспериментальных данных с расчетными оказалось для волны TEjj с неоднородностями на стенке волновода размером го=0.25Л. Такой результат можно объяснить двумя причинами. Во первых, при таких размерах неоднородпостсй неравенство го« Л выполняется лишь приближенно. Поэтому используемое дипольное приближение не совсем справедливо. Во вторых, что более вероятно, волна ТЕи имеет на стенке радиальную компоненту электрического поля Ег, которая приводит к увеличению коэффициента связи с волнами ТЕ типа, и связывает волну TE,j также с волнами TiM типа. Остальные компоненты электрического поля на стенке равны нулю В расчетах влияние ТМ волн не учитывалось.

Наконец, с помощью фильтроз были выделены типы волн, отличные от падающей TE2j , ТЕ3.1 , ТЕ],2 , TM|j . Суммарный максимальный уровень мощности этих мод не превышал величину - 23 дБ.

Таким образом, предлагаемая система представляет собой хорошо согласованный, сверхразмсрнын, эффективный СВЧ поглотитель, который является широкополосным как по частоте, так и по типам волн. Необходимо также заметить, что по мерс приближения падающей волны к частоте отсечки в результате роста амплитуды полей быстро растет величина коэффициента связи на неоднородностях. Поэтому, для тех типов волн, которые возникают в результате МЦР генерации и частота которых находятся достаточно близко к частоте отсечки, затухание в таком поглощающем устройстве может достигать десятки децибел на длине в несколько Я.

Па основе 4-х резонаторпых гироклистронов были изготовлены и экспери-ментатьно испытаны несколько макетов с измененной областью компрессии и входного резонатора. Полученные результаты показали значительное улучшение энергетических характеристик усилителей. В базовых моделях при токе 1о— 0.5 Л и напряжении Uo = 20 кВ не удалось получить выходную мощность выше 1,5 кВт при КПД 13...14 %, так как повышение рабочего тока или питч-фактора сразу приводило к мощной паразитной генерации. В ряде случаев в результате самовозбуждения ВЧ мощность высвечивалась через изоляторы катодной ножки. Это свидетельствует о том, что в возяикновепии генерации участвует предрезонатор-ное пространство.

В модифицированных лампах выходные энергетические характеристики при тех же параметрах пучка оказались значительно выше. Выходная мощность выросла до 2,2...2,5 кВт, а КПД до 22...25 %. В одной из ламп, где было применено профилирование статического магнитного и продольного ВЧ поля в выходном резонаторе удалось зафиксировать мощность 3,0 кВт при КПД 30 %.

В Главе 4 представлены наиболее перспективные направления исследований приборов па высоких гармониках гирочастоты. В последнее время вновь усилился интерес к исследова-

Рис. П.Четырехэлектродная пушка, формирующая моновннтовой электронный поток для пениогрона на 10-й гармонике гирочастоты.

1-катод, 2-фокусирующий электрод, 3-анод, 4-электронный поток, Ua2 = 4 kB, Ual = 20 kB, 1смЬ = 0...0.65 А, мкР = 0.22SmA/B3'2, В„1К = - 0.0225 Тл, В0 = 0.325 Тл.

ншо усилителен пениотронного типа, работающих на высоких гармониках циклотронной частоты (п » 10), и в соответствующее число раз меньшем магнитным полем. Это обстоятельство позволяет обойтись без дорогостоящих и громоздких криогенных соленоидов, что в основном п стимулирует интерес к этим приборам. Механизм пениотронного электронно-волнового взаимодействия во многом аналогичен ги-ротронному механизму. Однако есть отличие в механизме фазировки электронов. Пениотронное взаимодействие обусловлено силовым смещением ведущих центров электронных орбит в тормозящую фазу поля без скоростной модуляции и без образования фазовых сгустков, в отличие ог инерционной группировки б гиротронных приоорах. Электронный поток в процессе энергообмена с ВЧ полем остается моноэнергетическим, независимо от фазы влета отдельных электронов, что и определяет высокий КПД - 20...35% взаимодействия на высоких гармониках циклотронной частоты.

Эти факторы определили основные направления исследований пениотро-нов. Во-первых, это оптимизация элек-тронпо-оншческих систем, формирующих моновиптовые потоки и магнитных фокусирующих систем на постоянных магнитах для них. Во вторых, это оптимизация электродинамических систем и способов согласования с входным и выходным трактами, которые в силу специфики электронной оптики сильно отличаются от гиротронных.

На Рис. 11 представлены электронные траектории и распределение потенциала в ЭОС пениотрона. При выборе конструкции ЭОС предпочтение было отдано двухпотенциальной пушке, в которой но сравнению с диодной осуществляется более гибкое управление параметрами электронного потока. ЭОС имеет следующие расчетные параметры: ток пучка /о =0,65 Л, ускоряющее напряжение С/о= 20 кВ, потенциал промежуточного анода Ц?=4 кВ, микронервеанс = 0,225 рА/В3'2, максимальный диаметр электронного потока 2,8 мм, толщина стенки электронного потока 0,18 мм, диаметр пролетного канала 3,2 мм, средний

Рис. И). Электронные траектории в азимутальной плоскости люновинтовогоэлектронного потока. Оптимизированный по разбросу ведущих центров вариант ЭОС.

диаметр эмиттера 9,7 мм, ширина эмиттера 0,2 мм, средняя плотность тока с катода 10 А/см*, питч-фактор 1.8, поперечный КПД потока т]±= 76%, магнитное поле в рабочем зазоре Во= 0,325 Тл, магнитное иоле на катоде Всац,= - 0,0225 Тл, разброс поперечных скоростей электронов Ау!_А'± = 3,6 %, разброс ведущих центров электронных орбит Дгс)с|/гсу1.| = 6.8 %.

Иепиотропный вид взаимодействия очень критичен именно к последнему параметру - разбросу ведущих центров электронных орбит. Расчеты эффективности взаимодействия показывают, что ¡три разбросе ведущих' центров электронных орбит Дгсус|/гсус1 = 15 % выходная мощность иениотрона снижается вдвое. Поэтому при оптимизации ЭОС основное внимание уделялось именно этому фактору. На Рис. 10 показаны электронные траектории в азимутальной плоскости. Разброс поперечных скоростей электронов, как и в поливинтовом потоке, определяет максимальный питч-фактор и вращательный КПД электронного потока.

Экспериментальные исследования пениотронного генератора, работающего на 2л-виде колебаний, созданного на основе электронно-оптической и электродинамической систем, описанных в этой работе, показали следующие результаты. Для предотвращения выхода прибора из строя в результате токооседания на электродинамической системе он испытывался в импульсном режиме со скважностью 2=50 и длительностью импульсов г=25мкс. При работе электронной пушки в режиме, соответствующем расчетным параметрам £/= 20 кВ, /о = 0,65 А. •Всай1 = - 0,0225 Тл и токопрохождешш 100 % генерации зафиксировать не удалось. По мере снижения поля на катоде, увеличения осцилляторного КПД электронного потока и увеличения радиуса электронных орбит возникала генерация, однако го-копрохождение при этом ухудшалось. При расчетном ускоряющем напряжении и = 20 кВ и токопрохождешш 78,5 % удалось достичь выходной мощности Г - 80 Вт и максимального КПД взаимодействия 7,5 %. При дальнейшем росте выходной мощности до Р= 100 Вт КПД снижался до 6,8%, токопрохождение ухудшалось до 71 %. Также наблюдалось токооседание 3...4 % па первом аноде. ^Максимальный КПД = 8 % удалось достичь при более высоком ускоряющем напряжении и = 22,5 кВ и токе катода /0 = 0,5 А. В процессе проведения эксперимента заданные значения магнитного поля на катоде и области взаимодействия поддерживались с помощью корректирующих соленоидов.

Очевидно, что при таких параметрах токопрохождепия провести испытания в непрерывном режиме оказалась невозможным. Как и ожидалось, проблема формирования высокоэффективного моновинтового электронного потока прежде всего связана с уменьшением разброса ведущих центров электронных орбит относительно геометрической оси прибора. Зазор между ВЭП и электродинамической системой составляет всего 0,2 мм и, как показывают численные расчеты, не может быть увеличен без значительного снижения КПД взаимодействия. Испытанный вариант электронно-оптической системы оказался очень критичным к отклонению электрического и магнитного полей от оптимального в области формирования и компрессии. Прежде всего, это связано с тем, что первоначальная накачка осцилляторной энергии электронов осуществляется комбинированным способом, за счет эмиссии электронов с катода под углом к магнитному полю, и прохождения электронами реверса магнитного поля. Поэтому, повышение устойчивости параметров электронно-оптической системы к дестабилизирующим факторам прежде всего связано с подбором такого распределения электрического и магнитного полей в области катода, при котором эмиссия электронов происходила бы параллельно магнитному полю, а преобразование продольной энергии в попереч-

ную определялось бы только параметрами области реверса и компрессии магнитного поля.

Результаты "холодных" измерений собственной частоты магнетронного вол-

нпиопа (частоты птг.ячки), к-тффипиритли птряж-рння И прптпждечиа пт ГТЧ1ТЯ-

сующего ступенчатого перехода, а также зафиксированная частота генерации в "горячем" эксперименте подтвердили правильность прозеденных численных расчетов электродинамической системы пениотрона.

Основные результаты и выводы.

Проведенный анализ теоретических и экспериментальных результатов позволяет сделать следующие выводы:

1. Исследован процесс преобразования волн в многомодовых ответвителях с сильной связью. Наиболее существенной является зависимость коэффициента передачи от расстройки невозмущепных волновых чисел (или геометрических размеров) связываемых волноводов, которая носит резонансный характер.

2. Максимальный коэффициент преобразования ограничен искажениями поля в волноводах, возникающими под влиянием элементов связи. Искажения ноля приводят к возбуждению типов воли с близкими фазовыми скоростями, ухудшая тем самым селективные свойства преобразователя.

3. При оптимизации коэффициента передачи отиетвителк с сильной связью необходимо привлечение численных методов расчета. При расчете направленности и избирательности аналитический и численный методы дают примерно одинаковые результаты..

4. ■ Реализованы и экспериментально исследованы несколько вариантов согла-

сующих устройств для широкополосных гирорезонанешлх приборов. В исследованных преобразователях типов волн достигнуто полное пространственное разделение электромагнитной энергии и электронного потока до области взаимодействия.

5. Анализ условий и механизмов возникновения генерации в 4-х резонаторном гироклисгроне показал, что возбуждаются колебания, которые локализованы на протяженном участке, включающем в себя входной резонатор, первую трубу дрейфа и примыкающий к ним участок компрессии винтового электронного потока. Показано, что в процессе самовозбуждения участвуют захваченные в лгагнитпую адиабатическую ловушку "медленные" электроны.

6. Экспериментально исследован спектр выходного излучения гироргзоиапено-го усилителя в достартовых режимах и в процессе самовозбуждения. Показано влияние различного типа нсустойчивостей в электронном потоке на побочные излучения гироусилитсля.

7. Теоретически и экспериментально исследован процесс трансформации мод па случайных неоднородностях в многомодовом волноводе. Получены выражения для коэффициента преобразования падающей волны-в моды "шепчущей галереи". Результаты экспериментальной проверки хорошо согласуются с расчетом.

8. Для повышения устойчивости к самовозбуждению применено устройство на основе трансформации мод, в котором реализованы четыре механизма, позволяющие надежно предотвратить генерацию в области компрессии и первой трубе дрейфа гироклистрона. Принцип работы основан па преобразовании

распространяющейся электромагнитной волны в ряд быстро затухающих мод "шепчущей галереи" на хаотически расположенных неодпородиостях в мно-гомодовом волноводе с поглощением. При этом'происходит падение сопротивления связи за счет роста объема, занятого электромагнитным полем, перераспределение энергии электромагнитного поля между типами колебаний, сопровождающееся прижатием поля к стенкам, значительный рост диссипа-тивных свойств системы, независимо от величины омических потерь в стенках и нарушение условий фазового синхронизма между электронным потоком и полем на коротком участке, много меньшем геометрической длины электродинамической системы.

9. Применение исследованного поглощающего устройства позволило в результате подавления самовозбуждения поднять КПД усилительного гироклистро-на с 13...14 % до 22...25 %, а в отдельных экземплярах ламп до 30 %.

10. Экспериментально показана принципиальная возможность отказа от криогенных сверхпроводящих магнитных систем в 3-х мм диапазоне длин волн при переходе к пениотронному механизму взаимодействия на высоких гармониках гирочастоты с сохранением высоких выходных энергетических параметров приборов. В эксперименте на 10-й гармонике зарегистрирована мощность 100 Вт при максимальном КПД 7,5 %. Вес прибора с магнитной системой не превышает 13,5 кг.

Список опубликованных работ по теме диссертации.

1. А. И. Костиенко, А. Ф Коптев, В У. Перешеин, А. В Шечудченков. Оптимизация распределения электромагнитного поля в квазиоптическом тротроне с помощью трехзеркачьного резонатора. // Тезисы докладов Всесоюзного научного семинара "Математическое моделирование и применение явлений дифракции", М. 24-25 мая 1990, с. 26.

2. А.И. Костиенко, А.Ф. Королев. A.B. Шечудченков. Затухание электромагнитной волны в сверхразмерпом волноводе, обусловленное дифракцией волны на хаотически расположенных неоднородностях. // Тезисы докладов Всесоюзного научного семинара "Математическое моделирование и применение явлений дифракции" М. 24-25 мая 1990, с. 64.

3. А. И. Костиенко, А. Ф. Королев. А. В. Шелудченков. Подавление паразитного самовозбуждения винтового электронного потока в сверхразмерном волноводе. // Тезисы докладов Всесоюзного научного семинара "Математическое моделирование и применение явлений дифракции", М. 24-25 мая 1990, с. 65.

4. М. Г.- Гапочка, И. И. Голетщкий, О. В. Евтушенко, Р. М Исламов, A. И Костиенко, А. Ф. Королев, Е. И. Романуиш, А. В. Шелудченков. Квазиоптические гиротроны миллиметрового диапазона длин волн для технологических применений. // Тезисы докладов VI Всесоюзной научно-практической конференция "Применение СВЧ энергии в технологических процессах и научных исследованиях." Саратов, 11-13 июля 1991, с. 136-138.

5. О. В. Евтушенко, И.И. Голетщкий, В.Д. Ер емка, P.M. Огалева. Адиабатическая пушка "О" типа, формирующая моновинтовой трубчатый электронный поток. // Электронная техника, сер. СВЧ-техкика, вып. 6 (450), 1992.

6. P.M. Исламов, О.В. Евтушенко, А.Ф. Королев, В.П. Падас, ЕЛ. Лукьянов, А. В. Шелудченков. Микроволновые технологии в литейном производстве. //

Тезисы докладов научно-технической конференция "Научный потенциал ВУЗов - программе конверсия", 27-29 января 1993, Казань, с. 27.

7. Х.И. Спектор, A.B. Шелудченков. Разработка мощного усилителя 3-мм диапазона длин волн непрерывного режима с выходной мощностью порядка 2-х

дами. // Научно-технический отчет №134-8672, НПО "Исток" Фрязино, 1991^ 217 стр.

8. М.Г. Гапочка, А.И. Костиенко, А.Ф. Королев, А.П. Сухорукое, A.B. Шелудченков. Слаборелятивистские электронные мазеры в миллиметровом диапазоне. // Труды V Всероссийской школы-семинара "Физика и применение микроволн. Миллиметровые субмиллиметровые волны", ¿2-27 мая .1995. "

9. M.G. Gapochka, A.F. Korolev, A.I. Kostienko, A.P. Sukhorukov, J.I. Golenitski, О. V. Eviushenko, A. Pulino. Compact low-voitage quasioptical millimeter-wave generators. // 25-th European microwave conference, 1995, Bologna, Italy. Conf. Proc., p. 144-145.

10. А. Ф. Королев, A. 11. Сухорукое, A.B. Шелудченков. Метод широкополосного согласования входного тракта с электродинамической системой гиро-ЛБВ мм-диапазона. // Электромагнитные волны & Электронные системы, № б, 1997, с. 63-68.

11. А.Ф. Королев, Г.Г. Моносов, A.II. Сухорукое, МЛ. Чепурных, A.B. Шелудченков. Электродинамическая система пениотропа 3-мм диапазона. // Электромагнитные волны & Электронные системы, № 5, 1997, с. 62-67.

12. А. Ф. Королев, А. П. Сухорукое, А. В. Шелудченков, И. И. Голеницкий, О. В. Евтушенко, Е. И. Каневский. Пениотроны 3-х мм диапазона. /7 Материалы Всероссийской межвузовской конференции "Современные проблемы электроники и радиофизики СВЧ" Саратов, 4-8 сентября 1997 г., с. 72-74.

13. A. F. Korolev, А. P. Sukhorukov, А. V. Sheludchenkov, A. Pulino. Broadband wave type converters for gyroamplifiers. // The 9th Conference on Microwave Techniques, COMITE 1997, Czech Republic, 16-17 oct. 1997, Conf. Proc., p. 218222

14. А. Ф. Королев, А. П. Сухорукое, А. В. Шелудченков. Квазионтические генераторы миллиметрового диапазона на постоянных магнитах. ,7 Сборник отчетов по научным проектам МНТП России «Физика микроволн», М., 1997, с. 48-49.

15. А. Ф. Королев, А. ¡1. Сухорукое, А. В. Шелудченков, И. И. Голеницкий, О. В. Евтушенко, Е. И Каневский, О. II. Карнаух, Г. И. Сергеев. Квазиоптические генераторы миллиметрового диапазона на постоянных магнитах. // Сборник отчетов по научным проектам МНТП России «Физика микроволн», М„ 1998, с. 49-53.

16. A. F. Korolev, А. P. Sukhorukov А. V. Sheludchenkov, I. I. Golenitski, О. V. Eviushenko, Е. 1. Kanevski, О. I. Karnaukh, G. I. Serge'ev, I. P. Chepiirnikh 3-mm Wave Length Pcniotron in Permanent Magaet System // Proceeding APMC'98.

17. A. It. Костиенко, А. Ф. Королев, A. II. Сухорукое, А В. Шелудченков // Подавление паразитного самовозбуждения МЦР типа при формировании интенсивного винтового электронного потока // Препринт физ. фак. МГУ (в печати)