Экспериментальное исследование релятивистского магнетрона миллиметрового диапазона

Abstract

Настоящая работа является продолжением исследований слаборелятивистского импульсного магнетрона миллиметровых волн [1, 2], целью которых была оптимизация электрических параметров прибора и выявление факторов, препятствующих его эффективной работе. Приводятся результаты экспериментального исследования условий возбуждения 48-резонаторного релятивистского магнетрона 8-мм диапазона (РМ8), в ходе которого определялись частота и типы колебаний, измерялись зависимости интенсивности генерации от величины внешних статических Е- и Н-полей. Обнаружено, что в широком диапазоне значений внешних полей основным типом колебаний для исследуемого диапазона частот 37...41 ГГц является π-вид. Также приводятся результаты оптимизации рабочих режимов генерации (импульсного высоковольтного напряжения U0 и индукции внешнего магнитного поля B0) в зависимости от геометрических параметров пространства взаимодействия магнетрона, а именно – от размеров катода и величины зазора dca между катодом и анодом. Ил.

Ця робота є продовженням досліджень слаборелятивістського імпульсного магнетрона міліметрових хвиль [1, 2], які мали на меті оптимізацію електричних параметрів пристрою та визначення факторів, які перешкоджають його ефективному функціонуванню. Наведено результати експериментального дослідження умов збудження 48-резонаторного релятивістського магнетрона 8-мм діапазону (РМ8), в ході якого було визначено частоту та типи коливань, виміряно залежності інтенсивності генерації від величини зовнішніх статичних Е- і Н-полів. Виявлено, що у широкому діапазоні значень зовнішніх полів основним типом коливань для досліджуваного діапазону частот 37...41 ГГц є π-вид. Також наведено результати оптимізації робочих режимів генерації (імпульсної високовольтної напруги U0 та індукції зовнішнього магнітного поля B0) у залежності від геометричних параметрів простору взаємодії магнетрона, а саме – від розмірів катода і величини проміжку між катодом і анодом dca.

In this work the authors continue their investigation of a millimeter wave weakly relativistic pulse magnetron [1, 2], aimed at the optimization of electric parameters of the device and pointing out the disturbing factors in its efficient performance. The research is illustrated by experimental results featuring the excitation conditions of an 8-mm relativistic magnetron consisting of 48 resonators (RM8). The experiment sought to define oscillations’ frequency and modes and to obtain numerical values of the relations between the generation intensity and the magnitudes of the external static Е- and Н-fields. It was revealed that, over a wide value range of the external fields, the π-mode is the principal oscillation mode of the frequency range under study (37...41 GHz). The paper also reports the results of optimizing the operation modes of generation (pulse highvoltage U0 and external magnetic field induction B0) and their dependence on the geometric parameters of magnetron’s interaction space, namely on cathode’s dimension and the distance between the cathode and anode dса.