Millimeter-wavelength relativistic magnetron: problems of microwave power extraction

Abstract

The relativistic magnetrons operating at millimeter wavelengths demonstrate problems with microwave power extraction, both in the radial and in axial direction. The preferred axial extraction concept can be implemented either as ‘diffractional output’ or via introduction of additional resonant elements into the output waveguide. In this paper several solutions for axial-directed extraction are discussed, including circular ring ‘antennas’ at the end of the anode-cathode space, and resonance-length rods at the faces of the anode-block cavities. These have allowed increasing the power extraction efficiency by a factor of 10¹ to 10².

У міліметровому діапазоні довжин хвиль дослідники релятивістських магнетронів стикаються з проблемами щодо ефективності виведення мікрохвильової енергії – як у радіальному напрямку циліндричної структури, так і в аксіальному. Аксіальний спосіб, котрому надається перевага, може бути реалізованим або в суто дифракційних техніках, або шляхом введення в структуру вихідного хвилеводу додаткових резонанс них елементів. Обговорюються декілька методів аксіального виведення, включаючи розміщення петлевих антен на кінцевій площині анод-катодного блоку або штирів резонансної довжини біля резонаторів структури уповільнення. Такі заходи дозволили підвищити ефективність виведення мікрохвиль у системах, що розглянуто, у 10¹…10² разів.

В миллиметровом диапазоне длин волн исследователи релятивистских магнетронов сталкиваются с проблемой низкой эффективности вывода микроволновой энергии из цилиндрической структуры – как в радиальном направлении, так и в аксиальном. Аксиальный вывод, которому отдается предпочтение, технически может быть реализован либо за счет дифракционных эффектов, либо путем введения в структуру выходного волновода дополнительных резонансных элементов. Обсуждаются несколько методов аксиального вывода, в том числе путем размещения петлевых антенн в концевой плоскости анод-катодного блока или штырей резонансной длины вблизи резонаторов замедляющей системы. Такими методами удалось повысить эффективность вывода энергии в рассмотренных системах в 10¹…10² раз.