ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2024. №12

УДК: 621.385.6

Разработка усилителя со скрещенными полями
W-диапазона

Д.А. Сидоров^1,2, А.В. Суховерхий¹, Р.М. Розенталь²

¹ Акционерное общество Научно-производственное предприятие «Салют»,
603107, Нижний Новгород, ул. Ларина, 7, корпус 4, офис 4264

²Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет
им. Н.И. Лобачевского,
603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23

Статья поступила в редакцию 13 сентября 2024 г.

Аннотация. Представлены результаты разработки усилителя со скрещенными полями W-диапазона. Выбрана оптимальная геометрия замедляющей системы и рассчитаны ее дисперсионных характеристик. Выполнено трехмерное моделирование методом крупных частиц, в рамках которого продемонстрирован коэффициент усиления до 15 дБ и максимальный уровень выходной мощности более 1 кВт.

Ключевые слова: W-диапазон, усилитель со скрещенными полями.

Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного контракта № 20411.195.0192501.11.003

Автор для переписки: Сидоров Даниил Александрович, daniil_sidorov@mail.ru

Литература

1. Linde G.J., Ngo M.T., Danly B.G., Cheung W.J., Gregers-Hansen V. WARLOC: A high-power coherent 94 GHz radar // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. – 2008. – Т. 44. – №. 3. – P. 1102-1117. https://doi.org/10.1109/TAES.2008.4655367.

2. MacDonald M., Abouzahra M., Stambaugh J. Overview of High-Power and Wideband Radar Technology Development at MIT Lincoln Laboratory //Remote Sensing. – 2024. – Т. 16. – №. 9. – С. 1530. https://doi.org/10.3390/rs16091530.

3. Засыпкин Е.В. Многорезонаторный гироклистрон непрерывного действия 3-миллиметрового диапазона длин волн // Изв. ВУЗов. Радиофизика, т.65, №5-6, с.434-447 (2022) https://doi.org/10.1007/s11141-023-10222-6

4. Samsonov S.V., Denisov G.G., Gachev I.G., Bogdashov A.A. CW operation of a W-band high-gain helical-waveguide gyrotron traveling-wave tube //IEEE Electron Device Letters. – 2020. – Т. 41. – №. 5. – С. 773-776. https://doi.org/10.1109/LED.2020.2980572.

5. Liu G., Jiang W., Yao Y., Wang Y., Cao Y., Wang J., Luo Y. Long pulse and high duty operation of a W-band gyrotron traveling wave tube //IEEE Electron Device Letters. – 2023. – Т. 44. – №. 5. – P. 829-832. https://doi.org/10.1109/LED.2023.3255303.

6. Yadav S.G., Thottappan M. Design and simulation investigations of stagger-tuned W-band gyro-twystron // IEEE Transactions on Electron Devices. – 2022. – Т. 69. – №. 2. – P. 777-784. https://doi.org/10.1109/TED.2021.3137366.

7. Yadav S.G., Babu V.V., Thottappan M. Gain and Bandwidth Improvement Studies of Millimeter Wave Periodically Dielectric Loaded Gyro-Twystron Amplifier //IEEE Transactions on Electron Devices. – 2022. – Т. 69. – №. 12. – С. 7059-7066. https://doi.org/10.1109/TED.2022.3217760.

8. Zhang X., Feng J., Cai J., Du Y., Dong R., WuX. Power enhancement in W-band pulsed folded waveguide TWT // IEEE Transactions on Electron Devices. – 2021. – Т. 68. – №. 5. – P. 2504-2508. https://doi.org/10.1109/TED.2021.3068692.

9. Pasour J., Wright E., Nguyen K.T., Balkcum A., Wood F.N., Myers R.E., Levush B. Demonstration of a multikilowatt, solenoidally focused sheet beam amplifier at 94 GHz // IEEE Transactions on Electron Devices. – 2014. – Т. 61. – №. 6. – P. 1630-1636. https://doi.org/10.1109/TED.2013.2295771.

10. Gamzina D., Barnett L.R., Ravani B., Luhmann N.C. Mechanical design and manufacturing of W-band sheet beam klystron // IEEE Transactions on electron Devices. – 2017. – Т. 64. – №. 6. – P. 2675-2682. https://doi.org/10.1109/TED.2017.2690642.

11. Иванов А.А., Нагорнюк М.С., Смирнов А.Е., Вилков М.Н., Гинзбург Н.С., Розенталь Р.М. Возможности создания широкополосных хаотических генераторов на основе семейства импульсных ЛБВ W-диапазона // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2020. – Т. 84. – № 2. – С. 238-242. https://doi.org/10.3103/S1062873820020136

12. Иванов А.А. Увеличение КПД ЛБВ W-диапазона при неизменных энергетических параметрах электронного пучка // Электроника и микроэлектроника СВЧ. – 2024. – С. 151-154.

13. Gilmour Jr A.S., Gilmour A.S. Klystrons, traveling wave tubes, magnetrons, crossed-field amplifiers, and gyrotrons. – Artech House, 2011. – 859 P.

14. Иванов И.М., Скрипкин Н.И., Шмелев А.В. Магнетроны 3-миллиметрового диапазона длин волн с возможностью перестройки и стабилизации частоты // Электромагнитные волны и электронные системы. – 2016. – Т. 21. – №. 10. – С. 68-72.

15. Verma R.K., Maurya S., Singh V.V.P. A review on the advent of magnetrons at high frequency (mm and THz) gateway //Journal of Electromagnetic Waves and Applications. – 2018. – Т. 32. – №. 1. – С. 113-127. https://doi.org/10.1080/09205071.2017.1377641

16. Вагин А.И., Евдокимов Ю.В., Иванов И.М., Петюшин Н.В., Скрипкин Н.И. Передатчик системы досмотра на основе короткоимпульсного магнетрона W-диапазона в режиме многопозиционной локации и радиоосвещения // Электроника и микроэлектроника СВЧ. – 2019. – Т. 1. – С. 577-582.

17. Стальмахов В.С. Основы электроники сверхвысокочастотных приборов со скрещенными полями. – Сов. радио, 1963.

18. Цимринг Ш.Е. Введение в высокочастотную вакуумную электронику и физику электронных пучков. – 2012.

19. Силин Р.А., Сазонов В.П. Замедляющие системы. – Москва: Советское радио, 1966. 632 с.

20. Exelby S.C., Greening G.B., Jordan N.M., Packard D.A., Simon D., Lau Y.Y., Hoff B.W., Gilgenbach R.M. High-power recirculating planar crossed-field amplifier design and development // IEEE Transactions on Electron Devices. – 2018. – Т. 65. – №. 6. – P. 2361-2365. https://doi.org/10.1109/TED.2018.2790802.

21. Pearlman M., Watrous J., Smithe D., Yue A., Garner A.L., Worthington M., Browning J. A Simulation Study of the Gain Limits of a Crossed-Field Amplifier // 2023 IEEE International Conference on Plasma Science (ICOPS). – P. 1-1. https://doi.org/10.1109/ICOPS45740.2023.10481390.

Для цитирования:

Сидоров Д.А., Суховерхий А.В., Розенталь Р.М. Разработка усилителя со скрещенными полями W-диапазона. // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – №. 12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.12.18