Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2024, № 5 · ELECTRODYNAMICS

Calculation of a waveguide filter to isolate the third harmonic radiation of the cyclotron frequency of a high-current ka-band gyrotron

A.N. Leontyev1, K.V. Mineev1, R.M. Rozental1,2

1 Federal Research Center A.V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences, Nizhnii Novgorod, Russia
2 Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod, Nizhnii Novgorod, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2024.5.4 UDC 621.372.852.1 EDN KNYQRC

Abstract

The calculation of a mode filter for a circular waveguide designed to isolate a high-order TE mode consistent with its field has been carried out. A theoretical justification and results of electrodynamic modeling are given using the example of identifying the third harmonic TE12,4 mode of the gyrotron against the background of predominant radiation at the fundamental cyclotron harmonic in the TE4,2 mode.

  • gyrotron
  • millimeter waves
  • waveguide filter
Аннотация (на русском)

Расчет фильтра для выделения излучения третьей гармоники циклотронной частоты сильноточного гиротрона Ka-диапазона

Выполнен расчет модового фильтра круглого волновода, предназначенного для выделения TE моды высокого порядка, согласованного с ее полем. Приводится теоретическое обоснование и результаты электродинамического моделирования на примере выделения моды третьей гармоники гиротрона TE12,4 на фоне преобладающего излучения на основной циклотронной гармонике на моде TE4,2.

For citation

Leontyev A.N., Mineev K.V., Rozental R.M. Calculation of a waveguide filter to isolate the third harmonic radiation of the cyclotron frequency of a high-current ka-band gyrotron // Journal of Radio Electronics. – 2024. – No. 5. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.5.4

References

  1. Sidorov, A.V. Terahertz gas discharge: current progress and possible applications / A.V. Sidorov //j. Phys. D: Appl. Phys. - 2022. - Vol. 55. - Art. no. 293001. - https://doi.org/10.1088/1361-6463/ac5556
  2. Sidorov, A.V. THz gas discharge in nitrogen as a source of ultraviolet radiation / A.V. Sidorov, M.Yu. Glyavin, A.G. Luchinin [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. - 2020. - Vol. 1697. - Art. no. 012213. - https://doi.org/10.1088/1742-6596/1697/1/012213
  3. Леонтьев, А.Н. Возбуждение высоких циклотронных гармоник в сильноточном релятивистском гиротроне в режиме умножения частоты / А.Н. Леонтьев, Р.М. Розенталь, Н.С. Гинзбург [и др.] // Письма в ЖТФ. - 2022. - Т. 48. - Вып. 24. - С. 11-14.
  4. Леонтьев, А.Н. Умножение частоты в сильноточном релятивистском гиротроне для получения мощного излучения терагерцевого диапазона / А.Н. Леонтьев, Р.М. Розенталь, Н.С. Гинзбург [и др.] // Известия РАН. Серия физическая. - 2023. - Т. 87. - № 1. - С. 56-60.
  5. Idehara, T. Frequency measurement of a submillimeter wave gyrotron output / T. Idehara, Y. Yamagishi, T. Tatsukawa // Int J Infrared Milli Waves. - 1997. - Vol. -P. 259-272. - https://doi.org/10.1007/BF02677910
  6. Glyavin, M. Investigation of the Frequency Double-Multiplication Effect in a Sub-THz Gyrotron / M. Glyavin, I. Zotova, R. Rozental [et al.] // Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. - 2020. - Vol. 41. - P. 1245-1251. - https://doi.org/10.1007/s10762-020-00726-x
  7. Golubiatnikov, G.Y. Sub-Terahertz High-Sensitivity High-Resolution Molecular Spectroscopy With a Gyrotron / G.Y. Golubiatnikov, M.A. Koshelev, A.I. Tsvetkov [et al.] // IEEE Trans. THz Sci. Tech. - 2020. - Vol. 10. - No. 5. - P. 502-512. - https://doi.org/10.1109/TTHZ.2020.2984459
  8. Denisov, G.G. Boosted excitation of the fifth cyclotron harmonic based on frequency multiplication in conventional gyrotrons / G.G. Denisov, I.V. Zotova, A.M. Malkin [et al.] // Phys. Rev. E. - 2022. - Vol. 106. - Art. no. L023203. - https://doi.org/10.1103/PhysRevE.106.L023203
  9. Братман, В.Л. Циклотронные и синхротронные мазеры / В.Л. Братман, Н.С. Гинзбург, Г.С. Нусинович [и др.] // В кн. Релятивистская высокочастотная электроника. - Горький: ИПФАН, 1979. - С. 157-216.
  10. Абубакиров, Э.Б. Первые экспериментальные исследования сильноточного релятивистского гиротрона KA-диапазона с компрессией пучка в электронно-оптической системе / Э.Б. Абубакиров, А.Н. Денисенко, А.Н. Леонтьев [и др.] // Изв. вузов. Радиофизика. - 2023. - Т. 66. - № 7-8. - C. 637-644.
  11. Никольский, В.В. Электродинамика и распространение радиоволн / В.В. Никольский, Т.И. Никольская: Учеб. пособие для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. - 544 с.
  12. Вайнштейн, Л.А. Электромагнитные волны / Л.А. Вайнштейн. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1988. - 440 с.