Перестраиваемый сферотрон сантиметрового диапазона

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 = 1,12 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.

1. Миллер М.А. Движение заряженных частиц в высокочастотных электромагнитных полях. Известия вузов. Сер. Радиофизика. 1958;1(3):110-123.

2. Кураев А.А., Синицын А.К. Несинхронное взаимодействие: мнимые противоречия усредненных решений. Радиотехника и электроника. 1997;42(4):468-471.

3. Кравченко В.Ф., Кураев А.А., Синицын А.К. Несинхронные взаимодействия. Успехи физических наук. 2007;177(5):511-534.

4. Кураев А.А., Матвеенко В.В. Моделирование и оптимизация нелинейных электромагнитных процессов. несинхронное взаимодействие свободных электронов с электромагнитным полем излучения. Доклады БГУИР. 2019;2:17-27.

5. Кураев А.А., Синицын А.К. Коаксиальный диодный генератор-диотрон. Радиотехника и электроника. 1997;42(2):214-219.

6. Кураев А.А., Матвеенко В.В. Терагерцовый генератор – сферотрон. Инфокоммуникационные и радиоэлектронные технологии. 2018;1(4):384-394.

7. Кураев А.А., Матвеенко В.В. Многопучковой сферотрон. Доклады БГУИР. 2020;18(4):5-12.

8. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Том 1. Москва: Высшая школа;1970.

9. Белоус А.И., Мерданов М.К., Шведов С.В. СВЧ-электроника в системах радиолокации и связи. Москва: Техносфера; 2018.

10. Ленинджер А. Основы биохимии. Москва: Мир; 1985.

11. Кураев А.А. Особенности распространения электромагнитных волн в живых биологических объектах. Весцi нацыянальнай акадэмii навук Беларусi. Сер. ФТН. 2004;(4):71-74.