ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2025. №11
Текст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.11.11
УДК: 537.533.7+621.384.6.01
17-я Международная конференция
«Газоразрядная плазма и ее применения»
Екатеринбург, Россия, 8-12 сентября 2025
ВАРИАЦИЯ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА РЕЛЯТИВИСТСКОЙ ЛОВ
Ka-ДИАПАЗОНА В НЕСТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ ГЕНЕРАЦИИ
1Институт электрофизики УрО РАН
620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 1062Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН
119991, Москва, Ленинский пр., 533Институт сильноточной электроники СО РАН
634055, Томск, Академический пр., 2/3
Статья поступила в редакцию 2 октября 2025 г.
Аннотация. Приводится краткий обзор исследований и новые результаты по вариации длительности переходного процесса нестационарной релятивистской лампы обратной волны Ka-диапазона. Вариация осуществляется при изменении тока электронов, связи пучка с синхронной гармоникой возбуждаемой волны TM01, или интенсивности затравочного сигнала, определяемой крутизной его фронта. В первых дух случаях не только сдвигается лидирующий пик излучения, но и существенно меняется его мощность, а во втором варианте также смещается несущая частота. Отмеченные подходы демонстрировались экспериментально или в моделировании методом крупных частиц. Численный эксперимент показал, что при неизменной крутизне фронта тока длительностью переходного процесса можно управлять вариацией поперечных скоростей электронов замагниченного пучка, при которой меняется амплитуда и время возникновения затравочного сигнала, но СВЧ-мощность остаётся постоянной.
Ключевые слова: коаксиальный диод, сильноточный пучок, лампа обратной воны, магнитное поле, поперечные скорости, переходной процесс.
Финансирование: Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда, грант № 24-19-00407, https://rscf.ru/project/24-19-00407/
Автор для переписки: Яландин Михаил Иванович, yalandin@iep.uran.ru
Литература
1. Бугаев С.П., Ильин В.П., Кошелев В.И. и др. Формирование сильноточных релятивистских электронных пучков для мощных генераторов и усилителей СВЧ // В кн.: Релятивистская высокочастотная электроника. Горький ИПФ АН СССР. - 1979. - С. 5-75.
2. Mesyats G.A., Explosive Electron Emission (Yekaterinburg: URO-Press. - 1998).
3. Месяц Г.А. Импульсные ускорители для релятивистской СВЧ-электроники // В кн.: Релятивистская высокочастотная электроника. Горький ИПФ АН СССР. – 1984. - С. 193-216.
4. Ковалев Н.Ф., Петелин М.И., Райзер М.Д. и др. Генерация мощных импульсов электромагнитного излучения потоком релятивистских электронов // Письма в ЖЭТФ. – 1973. - Т. 18. - № 4. С. 232-235.
5. Гинзбург Н.С., Кузнецов С.П., Федосеева Т.Н. Теория переходных процессов в релятивистской ЛОВ. // Изв. Вузов. Радиофизика. – 1978. – Т. 21. - № 7. - С. 1037-1052.
6. Benford J., Swegle J. A., Schamiloglu E. High Power Microwaves, 3rd ed. (New York: CRC Press. - 2016).
7. Korovin S.D., Eltchaninov A.A., Rostov V.V., et al. Generation of Cherenkov superradiance pulses with a peak power exceding the power of the driving short electron beam // Phys. Rev. E. – 2006. - V. 74. – No. 1. – Art. no. 016501.
8. Rostov V.V., Romanchenko I.V., Pedos M.S., et al. Superradiant Ka-band Cherenkov oscillator with 2-GW peak power // Phys. Plasmas. – 2016. - V. 23. – No. 9. – Art. no. 093103.
9. Бункин Б. В., Гапонов-Грехов А. В., Ельчанинов А. С. И др. Радиолокатор на основе СВЧ-генератора с релятивистским электронным пучком // Письма в ЖТФ. – 1992. Т. 18. - № 9. - С. 61-64.
10. Бецкий О.В., Голант М.Б., Девятков Н.Д. Миллиметровые волны в биологии. (М.: Знание. – 1987).
11. Братман В.Л., Денисов Г.Г., Колганов Н.Г. и др. Микроволновый источник мультигигаваттной пиковой мощности на основе комбинации релятивистской лампы обратной волны и компрессора // ЖТФ. – 2011. – Т. 81. - № 2. - C. 113-117.
12. Яландин М.И., Реутова А.Г., Ульмаскулов М.Р. и др. Эффект нелинейной компрессии ультракоротких микроволновых импульсов в процессе усиления квазистационарными электронными потоками // Письма в ЖЭТФ. – 2010. - Т. 91. - № 11. - С. 620-625.
13. Реутова А.Г., Ульмаскулов М.Р., Шарыпов К.А. и др. Экспериментальное наблюдение эффекта сверхизлучения при вынужденном встречном рассеянии мощной микроволновой волны накачки сильноточным релятивистским электронным сгустком субнаносекундной длительности // Письма в ЖЭТФ. – 2005. - Т. 82. - № 5. - С. 295-299.
14. Ginzburg N.S., Fedotov A.E., Kuzikov S.V., et al. Demonstration of High-gradient Electron Acceleration Driven by Subnanosecond Pulses of Ka-band Superradiance // Phys. Rev. Acceler. Beams. – 2023. - V. 26. – No. 6. - Art. no. 060401.
15. Ельчанинов А.А., Климов А.И., Ковальчук О.Б. и др. Когерентное сложение мощности наносекундных релятивистских СВЧ-генераторов // ЖТФ. – 2011. - Т. 81. - № 1. - С. 125-130.
16. Ginzburg N.S., Cross A.W., Golovanov A.A., et al., Generation of Electromagnetic Fields of Extremely High Intensity by Coherent Summation of Cherenkov Superradiance Pulses // Phys. Rev. Lett. – 2015. - V. 115. – No. 11. – Art. no. 114802.
17. Mesyats G.A., Ginzburg N.S., Golovanov A.A., et al., Phase-Imposing Initiation of Cherenkov Superradiance Emission by an Ultra-Short Seed Microwave Pulse // Phys. Rev. Lett. - 2017. - V. 118. – No. 26. – Art. no. 264801.
18. Tarakanov V.P. Code KARAT in simulations of power microwave sources including Cherenkov plasma devices, vircators, orotron, E-field sensor, calorimeter etc. // EPJ Web Conf. – 2017. - V. 149. – Art. no. 04024.
19. Denisov G.G., Lukovnikov D.A., Samsonov S.V. Resonant reflectors for free electron masers // Int. J. Infrared and Millimeter Waves. - 1995. - V. 16. – No. 4. - P. 745-752.
20. Куркан И.К., Ростов В.В., Тотьменинов Е.М. О возможности снижения магнитного поля в релятивистской ЛОВ // Письма в ЖТФ. – 1998. - Т. 24. - № 10. - С. 43-47.
21. Коровин С.Д., Месяц Г.А., Ростов В.В. и др. Высокоэффективная генерация импульсов субнаносекундной длительности в релятивистской ЛОВ миллиметрового диапазона длин волн // Письма в ЖТФ. - 2002. - Т. 28. - № 2. - С. 81-89.
22. Абубакиров Э.Б., Белоусов В.И., Варганов В.Н. и др. Экспериментальная реализация метода циклотронно-резонансной селекции мод в релятивистских электронных высокочастотных генераторах черенковского типа // Письма в ЖТФ. – 1983. - Т. 9. - № 9. - С. 533-536.
23. Boltachev G.Sh., Rostov V.V., Sharypov K.A., et al., Control of the Operation Mode of a Relativistic Ка-Band Backward-Wave Oscillator // IEEE Trans. Plasma Sci. – 2015. - V. 43. - No. 8. - P. 2613 - 2620.
24. Abubakirov E.B., Fuchs M.I., Kolganov L.G. et. al. // Abstr. of III Int. Workshop «Strong Microwaves in plasmas». - N.Novgorod, Russia, 1996, p.S19.
25. Shunailov S.A., Mesyats G.A., Romanchenko I.V., et al., Electromagnetic noise of a nanosecond magnetized high-current electron beam // J. Appl. Phys. – 2019. – V. 126. – No. 16. – Art. no. 164504.
26. Коровин С.Д., Месяц Г.А., Ростов В.В. и др. Субнаносекундный источник импульсов излучения в диапазоне 38 ГГц с импульсной мощностью 1 ГВт // Письма в ЖТФ. -2004. - Т. 30. - № 3. - С. 68-74.
27. Sharypov K.A., Shunailov S.A., Ginzburg N.S., et al. Development of the Concept of High-Power Microwave Oscillators with Phase Locking by an External Signal // Radiophys. Quantum Electr. – 2019. - V. 62. - No. 7–8. - P. 447-454.
28. Арцимович Л.А., Лукьянов С.Ю. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях (М.: Наука, 1978).
Для цитирования:
Яландин М.И., Ростов В.В. Вариация переходного процесса релятивистской ЛОВ Ka-диапазона в нестационарном режиме генерации. // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – № 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.11.11