ОБ УЧЕТЕ ПОПЕРЕЧНЫХ ДВИЖЕНИЙ ЭЛЕКТРОНОВ В РЕЗИСТИВНОМ УСИЛИТЕЛЕ
Образец для цитирования:
Резистивный усилитель – вакуумный СВЧ прибор, не получивший распространения, но снова привлекший внимание. Основные особенности – отсутствие необходимости в замедляющей системе и почти полное отсутствие обратной связи между выходом и входом. Усиление происходит благодаря сдвигу фаз между электронным потоком и переменными составляющими поля, возникающего благодаря присутствию поглощающих стенок.
В классическом варианте данного прибора высокие значения коэффициента усиления имеют место при замене покрытия из обычного диэлектрика метаматериалом с ε < 0.
Рассмотрена линейная теория резистивного устройства с бесконечно широким элек- тронным потоком и соосным пучку магнитным полем. Произведен учет поперечных движений электронов. Рассмотрены случаи, когда поток движется сквозь среду с ε > 0 и ε < 0.
Данная работа оригинальна тем, что для резистивного усилителя впервые произведен аналитический учет поперечных движений электронов, модуляции пучка и снятие сигнала с помощью отрезков линий передачи. Показано, что влияние поперечного движения электронов и попутного потоку магнитного поля приводит к дисперсионному уравнению шестого порядка и появлению циклотронных волн. Рассмотрено приближение, снизившее порядок дисперсионного уравнения до четвертого и показавшее хорошее соответствие с общим случаем. В этом приближении при расчете коэффициентов усиления найдена вторая нарастающая, циклотронная, волна, которая на относительно больших длинах становится сравнимой с нарастающей волной пространственного заряда, что приводит к увеличению усиления.
В случае ε < 0 мнимые компоненты корней дисперсионного уравнения получаются больше и терпят разрыв. Расчет показывает большее усиление, чем при ε > 0 и при меньшей длине резистивной секции.
1. Rowe T., Behdad N., Booske J. Metamaterial-enhanced resistive wall amplifiers: Theory and particle-in-cell simulation // IEEE Transactions on Plasma Science, 2015. Vol. 43, No 7. P. 2123–2131.
2. Лопухин В.М., Веденов А.А. Усилитель на поглощении // УФН. 1954. Т. LIII, вып. 1. С. 69–86.
3. Клеен В., Пешль К. Введение в электронику сверхвысоких частот. Ч. 2. Лампы с длительным взаимодействием. М.: Советское радио, 1963. 271 с.
4. Birdsall C.K., Brewer G.R., Haeff A.V. The resistive-wall amplifier // Proceedings of the IRE. 1953. Vol. 41. P. 865–875.
BibTeX
author = {Александр Андреевич Фунтов },
title = {ОБ УЧЕТЕ ПОПЕРЕЧНЫХ ДВИЖЕНИЙ ЭЛЕКТРОНОВ В РЕЗИСТИВНОМ УСИЛИТЕЛЕ},
year = {2016},
journal = {Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика},
volume = {24},number = {2},
url = {https://old-andjournal.sgu.ru/ru/articles/ob-uchete-poperechnyh-dvizheniy-elektronov-v-rezistivnom-usilitele},
address = {Саратов},
language = {russian},
doi = {10.18500/0869-6632-2016-24-2-64-76},pages = {64--76},issn = {0869-6632},
keywords = {Резистивный усилитель,поперечные движения,линейная теория,метаматериал},
abstract = {Резистивный усилитель – вакуумный СВЧ прибор, не получивший распространения, но снова привлекший внимание. Основные особенности – отсутствие необходимости в замедляющей системе и почти полное отсутствие обратной связи между выходом и входом. Усиление происходит благодаря сдвигу фаз между электронным потоком и переменными составляющими поля, возникающего благодаря присутствию поглощающих стенок. В классическом варианте данного прибора высокие значения коэффициента усиления имеют место при замене покрытия из обычного диэлектрика метаматериалом с ε < 0. Рассмотрена линейная теория резистивного устройства с бесконечно широким элек- тронным потоком и соосным пучку магнитным полем. Произведен учет поперечных движений электронов. Рассмотрены случаи, когда поток движется сквозь среду с ε > 0 и ε < 0. Данная работа оригинальна тем, что для резистивного усилителя впервые произведен аналитический учет поперечных движений электронов, модуляции пучка и снятие сигнала с помощью отрезков линий передачи. Показано, что влияние поперечного движения электронов и попутного потоку магнитного поля приводит к дисперсионному уравнению шестого порядка и появлению циклотронных волн. Рассмотрено приближение, снизившее порядок дисперсионного уравнения до четвертого и показавшее хорошее соответствие с общим случаем. В этом приближении при расчете коэффициентов усиления найдена вторая нарастающая, циклотронная, волна, которая на относительно больших длинах становится сравнимой с нарастающей волной пространственного заряда, что приводит к увеличению усиления. В случае ε < 0 мнимые компоненты корней дисперсионного уравнения получаются больше и терпят разрыв. Расчет показывает большее усиление, чем при ε > 0 и при меньшей длине резистивной секции. Скачать полную версию }}