Система взаимодействия мощного клистрона с распределенным взаимодействием миллиметрового диапазона. Аннотация.

ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2020. № 6
Оглавление выпуска

Текст статьи (pdf)

English page

DOI https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.6.4

УДК 621.385.624

СИСТЕМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОЩНОГО КЛИСТРОНА С РАСПРЕДЕЛЕННЫМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА

В. Е. Родякин ¹, В. М. Пикунов ¹, В. Н. Аксенов ^1,2

¹Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН - филиал Федерального государственного учреждения «Федеральный научно-исследовательский центр «Кристаллография и фотоника» Российской академии наук»,

140700, Московская область, г. Шатура, Святоозерская, 1

²Физический факультет и международный Лазерный центр МГУ им.М.В.Ломоносова,
119991, Москва, Ленинские горы, 1

Статья поступила в редакцию 23 мая 2020 г.

Аннотация. Представлены результаты теоретического исследования системы взаимодействия мощного многорезонаторного клистрона с распределенным взаимодействием на частоту 95 ГГц. Численные исследования проводились с использованием программного комплекса PARS. В результате исследований и оптимизации параметров была разработана конструкция системы взаимодействия семи-резонаторного КРВ, обеспечивающая выходную мощность около 7 кВт с коэффициентом усиления 50 дБ и электронным КПД 32%. С использованием разработанного двухступенчатого коллектора с пониженным потенциалом с эффективностью рекуперации 63% в динамическом режиме возможно обеспечить полный КПД прибора на уровне 43%.

Ключевые слова: электронный пучок, клистрон с распределенным взаимодействием, многозазорный резонатор, коллектор с пониженным потенциалом, комплекс программ «PARS», фокусирующее магнитное поле.

Abstract. We present the results of theoretical analysis of interaction region of the high power W-band extended interaction klystron. The computer code PARS is used for numerical simulation. As result of optimization, the design of extended interaction klystron with 7 multigap cavities has been developed. The klystron provides output power about 7 kW with 50 dB gain, 32% electronic efficiency and 43% total efficiency with depressed collector. Developed double-stage depressed collector shows beam energy recovery efficiency 63% in dynamic regime with taking into account of secondary electron emission from collector’s walls.

Key words: computer code PARS, electron beam, multi-gap cavity, extended interaction klystron, depressed collector, focusing magnetic field, electronic efficiency, electron bunch.

Литература

1. Srivastava A. Microfabricated Terahertz Vacuum Electron Devices: Technology, Capabilities and Performance Overview // European Journal of Advances in Engineering and Technology. 2015. Vol.2. No.8. P.54-64.

2. Steer B., Roitman A., Horoyski P., Hyttinen M., Dobbs R., Berry D. Advantages of extended interaction klystron technology at millimeter and sub-millimeter frequencies. // 16th IEEE International Pulsed Power Conference. 2007. Albuquerque, NM, USA. P. 1049 - 1053. DOI: 10.1109/PPPS.2007.4652369

3. Pasour J. et.al. Demonstration of a Multikilowatt, Solenoidally Focused Sheet Beam Amplifier at 94 GHz. // IEEE Trans. Electron Devices. 2014. Vol. 61. No.6. P.1630.

4. Родякин В.Е., Пикунов В.М., Аксенов В.Н. Электронно-оптическая система мощного клистрона с распределенным взаимодействием миллиметрового диапазона. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. №6. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jun20/3/text.pdf. DOI 10.30898/1684-1719.2020.6.3

5. Родякин В.Е., Пикунов В.М., Аксенов В.Н. Комплекс программ для численного анализа электровакуумных приборов клистронного типа // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. №6. URL: http://jre.cplire.ru/jre/jun19/4/text.pdf DOI: 10.30898/1684-1719.2019.6.4

6. Booske J.H. Plasma physics and related challenges of millimeterwave-to-terahertz and high power microwave generation // Phys. Plasmas. 2008. Vol. 15. No.5. P.055502–055516.

7. Sandalov A.N., Pikunov V.M., Rodyakin V.E. Power extraction in relativistic klystron amplifier // SPIE proc. 1995. Vol. 2557. P.434-442. URL: https://www.researchgate.net/publication/253153010_Power_extraction_in_relativistic_klystron_amplifier

8. Rodyakin V.E., Bogolyubov A.N., Pikunov V.M., Svetkin M.I. Effects of Cavities RF Field Radial Non-Uniformity on Multiple-Beam Klystron Efficiency // PIERS 2017. St Petersburg, Russia. 22 - 25 May 2017. P.2734-2737.

URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/8262217

Для цитирования:

Родякин В.Е., Пикунов В.М., Аксенов В.Н. Система взаимодействия мощного клистрона с распределенным взаимодействием миллиметрового диапазона. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. №6. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jun20/4/text.pdf. DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.6.4