ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2020. № 12
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.12.10
УДК 621.385.624
Исследование параметров процесса электронно-волнового взаимодействия в двухзазорном фотонно-кристаллическом резонаторе низковольтного двуствольного многолучевого клистрона Х-диапазона
В. А. Царев, А. В. Ливчина
Саратовский государственный технический университет, 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77
Статья поступила в редакцию 6 декабря 2020 г.
Аннотация. В работе представлены результаты сравнения данных трехмерного электромагнитного моделирования двух конструкций двухзазорных фотонно-кристаллических резонаторов двуствольного многолучевого клистрона, работающего в Х- диапазоне при ускоряющем напряжении 3,6 кВ с уровнем выходной мощности около 2 кВт. Эти конструкции резонаторов предназначены для работы на основном π-виде колебаний. Они отличаются разным профилем пролетных труб. Каждая из пролетных труб в этих конструкциях содержит 19 пролетных каналов, расположенных линейными рядами. Приведены результаты оптимизации комплекса электронных и электродинамических параметров. Найдены оптимальные режимы работы и конструкции резонансных систем, позволяющие существенно уменьшить степень неоднородности эффективного характеристического сопротивления в пространстве взаимодействия.
Ключевые слова: многолучевой двуствольный клистрон Х-диапазона, противофазный вид колебания, фотонно-кристаллический резонатор, эффективное характеристическое сопротивление, двойной зазор.
Abstract. This paper presents the results of comparing data from three-dimensional electromagnetic modeling of two designs of double-gap photonic crystal resonators of a two-barrel multi-beam klystron operating in the X-band at an accelerating voltage of 3.6 kV. These resonators are designed to operate on the main π-type oscillation with an output power level of about 2 kW. They are characterized by different profiles of the beam-let tubes. Each of the beam-let tubes in these structures contains 19 beam channels arranged in linear rows. The results of optimization of the complex of electronic and electro-dynamic parameters are presented. The optimal parameters and designs of resonant systems are found, which make it possible to significantly reduce the degree of inhomogeneity of the effective characteristic resistance in the interaction space.
Key words: two barrel multi-beam klystron, anti-phase type of oscillation, photonic crystal resonator, effective characteristic impedance, double-gap.
Литература
1. Gelvich E.A., Zhary E.V. et al. A new generation of power klystrons on the base of multiple-beam design. // IEEE MTT-S, Digest. 1991. P.1319-1329.
2. Balkcum A., Wright E., Bohlen H. et al., Operation of a 1.3 GHz,10MW Multiple Beam Klystron. // Fifth IVEC Proc. 2004. Monterey, California, USA. P.280-281.
3. Ding Y., Shen B., Shi S., Cao J. S-Band Multi-Beam Klystron with Bandwidth of 10%. // IEEE Transactions of Electron Devices. 2005. Vol.52. No.5. P.889-894.
4. Kravtsov I.A., Rusakov S.V., Touv A.A., Shifman R.G. The method for analysis of multibarrel klystron output circuit. // 2005 15th International Crimean Conference Microwave & Telecommunication Technology. Sevastopol, Crimea, 2005. Vol.1. P.199-200. https://doi.org/10.1109/CRMICO.2005.1564869 .
5. Wen-jiao Y., Fu-min L., Hong-yi Y. Research on π-mode Double-Gap Rectangular TM310 Cavity. // 2007 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology. Builin. 2007. P.1-4. https://doi.org/10.1109/ICMMT.2007.381454.
6. Xu Y., Seviour R. Design of photonic crystal klystrons. // Proc. of the 1st Int. Particle Accelerator Conf. (IPAC-2010). JACoW. Kyoto, Japan. 2010. P.4002–4004.
7. Smirnov A.V., Duly D.Yu. Rod-loaded and PBG multibeam klystron cavities. // Proc. of Particle Accelerator Conf. (PAC-2005). Knoxville, Tennessee. 2005. P.3095–3096.
8. Tsarev V.A. New fractal and photonic crystal resonators for multi-beam microwave vacuum devices. // Proc. of the 2018 Int. Conf. on Actual Problems of Electron Ddevices Engineering (APEDE-2018). Saratov, 2018. Vol.1. P.449–457.
9. Ливчина А.В., Царев В.А. Моделирование двухзазорного фотонно-кристаллического резонатора двуствольного миниатюрного многолучевого клистрона // Сборник трудов VX Всероссийской конференции молодых ученых «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика». – Саратов: Техно-Декор, 2020. С.145-146.
10. Ливчина А.В., Царев В.А. Новые типы фотонно-кристаллических двухзазорных резонаторов для миниатюрных многолучевых клистронов коротковолновой части СВЧ диапазона // Письма в ЖТФ. 2020. Т.46. №3. С.35. https://doi.org/10.21883 / PJTF.2020.03.48990.18017
11. Мучкаев В.Ю., Царев В.А. REZON. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2011611748 от 24.02.2011.
12. Caryotakis G. High power klystrons: theory and practice at the Stanford Linear Accelerator Center. 2005. SLAC-PUB 10620. P.34–35.
Для цитирования:
Царев В.А., Ливчина А.В. Исследование параметров процесса электронно-волнового взаимодействия в двухзазорном фотонно-кристаллическом резонаторе низковольтного двуствольного многолучевого клистрона Х-диапазона. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. №12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.12.10