Эффект появления систематической составляющей (торможения и ускорения) при несинхронном взаимодействии электронов с неоднородным электромагнитным полем представляет не только академический интерес [1–4] (как новое физическое явление), но и может найти практическое использование в специальных генераторах СВЧ различных диапазонов. Ранее были предложены приборы такого типа: коаксиальный диодный генератор-диотрон [5] и сферотрон на двусферическом резонаторе [6, 7]. Наряду с некоторыми преимуществами эти приборы обладают существенным недостатком: перестройка по частоте таких генераторов затруднена из-за фиксированного заданной геометрией резонатора типа колебаний. В настоящей статье предложен и проанализирован новый тип сферотрона, резонатор которого состоит из отрезка коаксиальной линии, нагруженной на двусферическую емкость, в которой происходит взаимодействие радиально сходящихся электронных пучков с возрастающим радиальным электрическим полем резонатора. В коаксиальной линии (индуктивная составляющая резонатора) расположен трансформатор полных сопротивлений [8], состоящий из подвижных четвертьволновых шайб. Его перемещение меняет частоту резонатора, а взаимное сближение или расхождение – связь с нагрузкой. Коаксиальная линия через штырь связана с выходным волноводом. Расчет предложенного сферотрона показал возможность достижения КПД до 30 % и перестройки в полосе 30 % при изменении ускоряющего напряжения V0 = 1,12 кВ. Такой тип генератора востребован в специальных (малогабаритных) системах связи, доплеровской радиолокации, радиоэлектронной борьбы с перестройкой частоты [9], в биохимических исследованиях и технологиях [10], в биологических исследованиях [11], в молекулярном синтезе.
The effect of the systematic component appearance (deceleration and acceleration) during asynchronous electron interaction with an inhomogeneous electromagnetic field suggests not only the academic interest [1–4] (as a new physical phenomenon), but can also have practical usage in special microwave generators of various ranges. Earlier, the following types of devices were proposed: a coaxial diode generator-diotron [5] and a spherotron based on a two-spherical resonator [6, 7]. Along with some advantages, these devices have a significant disadvantage: the frequency tuning of such generators is difficult due to the fixed resonator oscillation type by the given geometry. This article proposes and analyzes a new type of spherotron, the resonator of which consists of a coaxial line segment loaded on a two-spherical capacitor, in which the interaction between radially converging electron beams and an increasing radial electric field of the resonator run. In the coaxial line (the inductive resonator component) there is an impedance transformer (adjustable waveguide transformer with two dielectric plates) [8] consisting of movable quarter-wave washers. Their movement togather changes the resonator frequency and the mutual moving towards and away from each other is the relation with the load. The coaxial line is connected by the pin to the output waveguide. The proposed spherotron calculation showed the possibility of achieving an efficiency of up 30 % and being tuned in the given band of up 30 % with changing the accelerating voltage V0 = 1.12 V. This generator type is demanded in special (small-sized) communication systems, Doppler radar, electronic warfare with frequency tuning [9], in biochemical research and technology [10], in biological research [11], and in molecular synthesis.