Улучшенная и упрощенная конструкция резонатора релятивистского гелитрона

Abstract

Одно из основных направлений в СВЧ электронике – получение сверхбольшой мощности. В вакуумных системах преобразуется энергия электронного потока, где основное повышение выходных мощностей СВЧ устройств возможно только при использовании все более мощных электронных потоков. Увеличение же мощности электронных потоков возможно за счет повышения переносимых ими токов или в результате повышения энергии электронов. Учитывая закон, связывающий токи и напряжения в электронных системах, работающих при ограничении тока пространственным зарядом, получение сверхбольшой мощности электронных потоков связано с использованием электронов с релятивистскими скоростями, т. е. приближающихся к скорости света. Также в настоящее время релятивистские электровакуумные устройства (лампы бегущей волны и лампы обратной волны) используют магнитную фокусировку для линейного релятивистского потока, что значительно усложняет и мешает внедрению простых сверхпроводящих электродинамических систем, так как высокочастотная сверхпроводимость металлов исчезает в постоянных магнитных полях. Между тем использование упрощенных сверхпроводящих структур в сверхмощных приборах позволяет значительно повысить энергетику этих приборов за счет сильного уменьшения омических потерь, что ограничивает энергетику прибора, разрушая рабочую поверхность электродинамической системы при увеличении мощности или длительности импульса генератора. В статье приведена модернизированная конструкция генератора СВЧ нового типа – релятивистского гелитрона. Здесь рассматривается более простая конструкция коаксиального резонатора, полученная благодаря конструктивному исполнению с использованием закритического сужения радиуса внутреннего проводника на моде Hn1l электромагнитного поля, а не коаксиальный резонатор с режекторными фильтрами.