Preview

Доклады БГУИР

Расширенный поиск

ГИРОТРОНЫ С КОНУСООБРАЗНЫМИ РЕЗОНАТОРАМИ

https://doi.org/10.35596/1729-7648-2020-18-2-14-22

Полный текст:

Аннотация

Произведено сравнение эффективности цилиндрического, конического и биконического типов резонаторов гиротронов. По результатам сравнения трех исследуемых вариантов профиля гиротрона были сделаны выводы, что наименее эффективным является профиль регулярного типа. Данный вид резонатора позволил достичь уровня коэффициента полезного действия лишь в 23 %. Повысить коэффициент полезного действия в гиротронах с регулярным волноводом можно только за счет наличия нескольких мод или с помощью рекуперациии электронов на коллекторе. Средним вариантом по коэффициенту полезного действия является биконический профиль резонатора. Его коэффициент полезного действия получился равным 42 %. При проведении научного исследования было выявлено увеличение коэффициента полезного действия для гиротронов с коническими резонаторами с 23 до 50 % на волне TE01. Стоит отметить, что для получения такого коэффициента полезного действия необходимо производить группировку электронов по фазе в нарастающем высокочастотном поле посредством электромагнитного поля с дальнейшим отбором энергии у электронного потока в сильном спадающем электромагнитном поле. Коэффициент полезного действия, достигающий 50 %, существенно выше коэффициента полезного действия гиротрона с регулярным профилем резонатора ~30 %. Коэффициент полезного действия гиротрона для профиля волновода с коническим резонатором и с рекуперацией на коллекторе может достигать уровня в 80 %. Для проведения расчетов использовался программный комплекс КЕДР, в частности, оптимизация параметров гиротронов проводилась с помощью программного продукта GYRO-K. Данный программный продукт имеет ряд преимуществ перед другими подобными программными продуктами, основанных на «PIC» коде. GYRO-K позволяет получить высокую скорость сходимости при решении краевых задач, а также решать задачу оптимизации профиля волновода гирорезонансных приборов за приемлемое время счета. Гиротроны на коническом резонаторе могут найти широкое применение в промышленности при создании эффективных гиротронов для спектроскопии, диагностики различных сред и для технологических нужд.

Об авторах

С. В. Колосов
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь

Колосов Станислав Васильевич, д.ф.-м.н., профессор кафедры вычислительных методов и программирования

220013, Республика Беларусь, г. Минск, ул. П. Бровки, д. 6; +375-17-293-89-56



И. Е. Зайцева
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь

ассистент кафедры вычислительных методов и программирования

г. Минск



Список литературы

1. Thumm M. State-of-the-Art of High Power Gyro-Devices and Free Electron Masers. KIT Scientific Reports 7717. 2015; 174. DOI: 10.5445/KSP/1000055471.

2. Savilov A.V., Glyavin M.Yu. Philippov V.N. The multi-mode gyrotron. Phisics of plasmas. 2011;18(10): 104502-104502-4. DOI: 10.1063/1.3644490.

3. Zavol’skiy N.A., Zapevalov V.E., Moiseev M.A., Sedov A.S. Influence of axial misalignment of the electron beam and cavity on the gyrotron parameters. Radiophysics and Quantum Electronics. 2011;54:402-408. DOI: 10.1007/s11141-011-9300-x.

4. Zapevalov V.E., Evolution of the gyrotrons. Radiophysics and Quantum Electronics. 2012;54:8-9. DOI: 10.1007/s11141-012-9326-8.

5. Chen N.C., Yu C.F., Yuan C.P., Chang T.H. A mode-selective circuit for TE01gyrotron backward-wave oscillator with wide-tuning range. Applied Physics Letters. 2009;94:101501. DOI: 10.1063/1.3097236.

6. Chang T.H., Yu C.F., Hung C.L., and etc. W-band TE01 gyrotron backward-wave oscillator with distributed loss. Physics of Plasmas. 2008;15(7):5073105 (1-6). DOI: 10.1063/1.2950305.

7. Du C-H, Qi X-B, Liu P-K. Theory and experiment of a W-band tunable gyrotron oscillator. IEEE Transactions on Electron Devices. 2014;61(6): 1781-1788. DOI: 10.1109/TED.2013.2294689.

8. Колосов С.В., Зайцева И.Е. Компьютерная программа GYRO-K для разработки и проектирования гирорезонансных приборов СВЧ. СВЧ электроника. 2017:2:46-48.

9. Свешников А.Г. К обоснованию метода расчета распространения электромагнитных колебаний в нерегулярных волноводах. Журнал вычислительной математики и математической физики. 1963;3(2):314–326. DOI: 10.1016/0041-5553(63)90027-2.

10. Колосов С.В., Кураев А.А., Сенько А.В. Уравнения возбуждения нерегулярных волноводов с конечной проводимостью стенок. Техника и приборы СВЧ. 2009;2:8. DOI: 10.15407/rej2015.02.068.


Для цитирования:


Колосов С.В., Зайцева И.Е. ГИРОТРОНЫ С КОНУСООБРАЗНЫМИ РЕЗОНАТОРАМИ. Доклады БГУИР. 2020;18(2):14-22. https://doi.org/10.35596/1729-7648-2020-18-2-14-22

For citation:


Kolosov S.V., Zaitseva I.E. GYROTRONES WITH CONE-SHAPED RESONATORS. Doklady BGUIR. 2020;18(2):14-22. (In Russ.) https://doi.org/10.35596/1729-7648-2020-18-2-14-22

Просмотров: 79


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1729-7648 (Print)
ISSN 2708-0382 (Online)