Аксенчик Анатолий Владимирович, доктор физико-математических наук, профессор, профессор кафедры вычислительных методов и программирования
220013, г. Минск, ул. П. Бровки, 6
Aksenchyk Anatoly V., D.Sc., Professor, Professor at the Computational Methods and Programming Department
220013, Minsk, P. Brovka str., 6
Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры инженерной психологии и эргономики
Минск
Kirynovich Iryna F., PhD., Associate Professor at the Engineering Psychology and Ergonomics Department
Minsk
С использованием компьютерного моделирования проведено исследование влияния скачка потенциала на процессы взаимодействия в лампах бегущей волны (ЛБВ) О-типа. В этих приборах осуществляется взаимодействие электронного потока с замедленной электромагнитной волной. Для замедления электромагнитной волны используются различные электродинамические системы: спиральные, на цепочках связанных резонаторов и др. В данной работе выбрана замедляющая система в виде цепочки петляющих прямоугольных волноводов. Достоинство системы в том, что она обладает широкой полосой пропускания и каждое звено такой цепочки является согласованным с рядом стоящими. Для оценки влияния скачка потенциала на процессы взаимодействия в ЛБВ О-типа разработана математическая модель, в которой учтены наиболее полно все факторы, влияющие на процессы взаимодействия. К ним относятся: релятивистские эффекты при движении и взаимодействии электронов; провисания полей в зазорах волновода; потери в стенках волновода; учет полей пространственного заряда. По данной модели составлена программа, с помощью которой проведены расчеты различных вариантов ЛБВ для ускоряющих напряжений 20–500 кВ, токов электронного луча 0,3...160 А. При проведении расчетов зазор со скачком потенциала располагался в разных местах замедляющей системы ЛБВ, причем выбиралось такое его расположение, где проявляется максимальное влияние на процессы группирования электронов. Как показали расчеты, скачок потенциала позволяет увеличить выходную мощность ЛБВ на 15–20 %. Можно отметить для сравнения, что применение скачка потенциала в многорезонаторных клистронах [
Using computer simulation, a study of the effect of a potential jump on the interaction processes in O-type traveling-wave tubes has been carried out. In these devices, the interaction of the electron beam with a slowed down electromagnetic wave is carried out. To slow down the electromagnetic wave, various electrodynamics systems are used: spiral, on chains of coupled resonators, etc. In this work, we have chosen a slowing down system in the form of a chain of looping rectangular waveguides. Its advantage is that it has a wide bandwidth and each link in such a chain is coordinated with the adjacent ones. To assess the effect of a potential jump on the interaction processes in O-type traveling-wave tubes, a mathematical model has been developed, which takes into account most fully all the factors influencing the interaction processes. These include: relativistic effects during the motion and interaction of electrons, sagging of fields in the gaps of the waveguide, losses in the walls of the waveguide, taking into account the space charge fields (taking into account the periodization of the fields). Based on the developed model, a program was compiled and calculations of various variants of TWT were carried out for accelerating voltages of 20–500 kV, electron beam currents of 0.3...160 A. When performing calculations, the gap with a potential jump was located in different places of the TWT slow-wave structure and its location was chosen where the maximum effect on the electron bunching processes is manifested. As the calculations have shown, the potential jump makes it possible to increase the output power of the TWT by 15–20 %. It can be noted for comparison that the use of a potential jump in multi-cavity klystrons [
The authors declare that there are no conflicts of interest present.