A study of the microwave amplification in MILO with the flat interaction space

Abstract

The magnetically insulated transmission line oscillator (MILO) is the crossed field device developed for generation of microwave power at gigawatt level. We have used a numerical simulation method to investigate electromagnetic oscillations in MILO where a plane region of interaction between the flow of electrons and the field of the slow-wave structure is installed. The system under study is a segment of the plane transmitting line of an infinite width. The slow-wave structure in the form of a comb is placed on one of the electrodes (anode). The other electrode (cathode) is an explosive electron-emitting source. The line areas on the left and on the right of the slow-wave structure are filled with absorbent to prevent the electromagnetic wave reflection. After the voltage application to the transmission line, an electron flow magnetic self-insulation mode is installed. The slow-wave structure is exited by an external signal. The results obtained for this model were used to calculate the transfer ratio as a function of the exciting signal amplitude and signal frequency detuning with respect to the slow-wave structure principal mode. The spectral characteristics of output signals have been estimated for different excitation modes. The spectral characteristics of output signals have been estimated for different excitation modes.

Осцилятор на магнітній самоізольованій передавальній лінії (MILO) - це пристрій на схрещених полях, розроблений для генерації надвисокочастотної потужності гігаватного рівня. Методом чисельного моделювання ми досліджували посилення електромагнітних коливань у MILO з плоскою областю взаємодії електронного потоку з полем уповільнюючої структури. Досліджувана система є відрізком плоскої передавальної лінії нескінченної ширини. На одному з електродів (аноді) поміщена уповільнююча структура у вигляді гребінки. Інший електрод (катод) є розподіленим джерелом електронів за рахунок ефекту вибухової емісії. Області лінії ліворуч і праворуч від уповільнюючої структури заповнені поглиначем для відвертання відображення електромагнітної хвилі. Після подання на лінію напруги в ній встановлюється режим магнітної самоізоляції електронного потоку. Система може збуджуватися зовнішнім струмом високої частоти. За результатами дослідження такої моделі отримані залежності коефіцієнта передачі від амплітуди збуджуваного сигналу і параметра розладу частоти сигналу відносно основної моди уповільнюючої структури. Визначені спектральні характеристики вихідних сигналів для різних режимів збудження.

Осциллятор на магнитоизолированной передающей линии (MILO) - это устройство на скрещенных полях, разработанное для генерации сверхвысокочастотной мощности гигаваттного уровня. Методом численного моделирования мы исследовали усиление электромагнитных колебаний в MILO с плоской областью взаимодействия электронного потока с полем замедляющей структуры. Исследуемая система представляет собой отрезок плоской передающей линии бесконечной ширины. На одном из электродов (аноде) помещена замедляющая структура в виде гребенки. Другой электрод (катод) является распределенным источником электронов за счет эффекта взрывной эмиссии. Области линии слева и справа от замедляющей структуры заполнены поглотителем для предотвращения отражения электромагнитной волны. После подачи на линию напряжения в ней устанавливается режим магнитной самоизоляции электронного потока. Система может возбуждаться внешним током высокой частоты. По результатам исследования такой модели получены зависимости коэффициента передачи от амплитуды возбуждающего сигнала и параметра расстройки частоты сигнала относительно основной моды замедляющей структуры. Определены спектральные характеристики выходных сигналов для различных режимов возбуждения.