Перестраиваемый сферотрон сантиметрового диапазона

Abstract

Эффект появления систематической составляющей (торможения и ускорения) при несинхронном взаимодействии электронов с неоднородным электромагнитным полем представляет не только академический интерес (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 и сферотрон на двусферическом резонаторе. 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, 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 сперестройкой частоты, в биохимических исследованиях и технологиях, в биологических исследованиях, в молекулярном синтезе.