Методика проектирования ЛБВО с высоким техническим КПД

Аннотация

Описывается методика проектирования ЛБВО с высоким КПД, основанная на задании закона изменения разности фаз сгруппированного тока электронного пучка и электромагнитной волны с последующим синтезом шагов спирали замедляющей системы. Приводятся результаты применения методики для ЛБВ с рабочей частотой 11, 18, 25 ГГц. Показано, что предложенная методика позволяет проектировать ЛБВО с КПД более 63% во всех рассматриваемых диапазонах частот за счет балансировки следующих параметров: электронного КПД, мощности ВЧ-потерь, левой границы энергетического спектра отработанного пучка. При этом уровень расчетной амплитудно-фазовой характеристики не превышает 4,0 град/дБ.

• лбво
• кпд
• электронный кпд
• Спиральная ЛБВ
• шаги спирали
• синтез закона изменения шага спирали ЛБВ
• амплитудно-фазовая характеристика
• TWTO
• efficiency
• helical TWT
• Helical pitch
• synthesized law of the helix pitch

Abstract (in English)

Technique of designing TWTO with high technical efficiency

The design technique for achieving a high technical efficiency of TWTO is described. The proposed method is based on the assigning the law of change of phase difference of the grouped beam current and the electromagnetic wave along the device with the subsequent synthesis of the helix pitch of the slow-wave system. The dependence of the phase difference between the electromagnetic wave and the beam current along the longitudinal coordinate has the form of a constant for the input section of the TWT and has the form of a two-segment broken for the output section. The phase difference of the fields and currents at the ends of the broken line was taken to be equal to π radians and varied at the middle point. The results of application of the methodology for TWTO with operating frequency 11, 18, 25 GHz are presented. It is shown that the proposed methodology allows designing the TWTO with an efficiency of more than 63% in all considered frequency ranges by balancing the following parameters: electronic efficiency, RF-loss power, left border of the energy spectrum of the spent beam. Shortage of electronic efficiency by 2.9, 9.0 and 2.8% gave a gain in total efficiency by 5.9, 14,7 и 9,8% for 11, 18, 25 GHz, respectively. The technique allows for a simple choice of a compromise solution between high technical efficiency and high electronic efficiency of the device. The level of the calculated amplitude-phase characteristic in the case of optimization by technical efficiency does not exceed 4.0 deg/dB, which is significantly less than in the case of optimization by electronic efficiency, when this parameter reaches 6.5 for the 18 GHz device.

Для цитирования

Литература

1. Шалаев П.Д., Щербаков Ю.Н. Программа расчета и оптимизации параметров пространства взаимодействия ЛБВ О-типа // Радиотехника.- 2017. - Вып.7.- С.48-52.
2. Шалаев П.Д., Щербаков Ю.Н. Синтез квазиоптимального закона изменения шага спиральных ЛБВ // Актуальные проблемы электронного приборостроения: материалы Междунар. Науч.-техн. конф. Саратов: Издат. Центр "Наука", 2018, С.155-160.
3. Ю.Н. Щербаков. Повышение электронного КПД ЛБВО Ku- и К-диапазона. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. № 3. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/mar19/9/text.pdf DOI 10.30898/1684-1719.2019.3.9
4. Шалаев П. Д. Результаты разработки образца ЛБВ средней мощности в трёхсантиметровом диапазоне с КПД до 69% // Материалы научно-технической конференции "Перспективы развития электроники и вакуумной техники на период 2001 - 2006 гг". Саратов. ГНПП "Контакт". Изд. Саратовского ун-та. 22 - 23 февраля 2001. С 62.- 67.