ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2024, № 12 · ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

Разработка усилителя со скрещенными полями W-диапазона

Д.А. Сидоров1,2, А.В. Суховерхий1, Р.М. Розенталь2

1 Акционерное общество Научно-производственное предприятие «Салют», Нижний Новгород, Россия
2 Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2024.12.18 УДК 621.385.6 EDN UXLPLI

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.

  • W-диапазон
  • усилитель со скрещенными полями
Abstract (in English)

Development of a W-band crossed-field amplifier

The results of the development of a W-band crossed-field amplifier are presented. The optimal geometry of the slow-wave system was determined and its dispersion characteristics were calculated. Three-dimensional modeling using the large-particle method is performed, which demonstrates a gain of up to 15 dB and a maximum output power level of more than 1 kW.

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

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.