Засыпкин Е.В.
 Статья на сайте eLibrary

Многорезонаторные гироклистроны средней мощности непрерывного действия коротковолновой части миллиметрового диапазона длин волн могут быть использованы в качестве высокостабильных перестраиваемых по частоте источников микроволнового излучения в таких приложениях, как радиолокация, беспроводные телекоммуникационные системы цифровой связи, диагностика плазмы, микроволновая обработка материалов, создание пучков многозарядных ионов и спектроскопия высокого разрешения на основе ядерного магнитного резонанса и динамической поляризации ядер. В данной статье на основе предложенной методики рассчитаны оптимальные параметры четырёхрезонаторного гироклистрона непрерывного действия 3-миллиметрового диапазона длин волн, работающего в режиме максимального усиления. Описана конструкция гироклистрона с рабочим типом колебаний резонаторов ТЕ0 1 1 и приводятся результаты его экспериментального исследования, из которых следует, что на частоте 92 ГГц достигнута мощность выходного излучения 2,5 кВт с коэффициентом полезного действия (КПД) 25 % при ускоряющем напряжении пучка 22 кВ и токе 0,46 А. Ограничения мощности и КПД достигнутыми значениями связаны с неконтролируемым лавинообразным нарастанием эмиссионного тока, вызванным разогревом катода вследствие его бомбардировки электронами, отражёнными от магнитной пробки. Коэффициент усиления и ширина полосы усиливаемых частот, измеренные на уровне мощности 2 кВт при токе пучка 0,3 А, составляли 28 дБ и 320 МГц (0,36 %) соответственно. Экспериментальные результаты находятся в хорошем количественном соответствии с результатами расчётов.

На английском языке
Multicavity W-band continuous-wave gyroklystron
Zasypkin E.V.

Multicavity continuous-wave gyroklystrons generating moderate powers in the short-wave part of the millimeter-wave band can be used as highly stable frequency-tunable microwave sources in such applications as radar ranging, wireless telecommunication systems for digital communications, plasma diagnostics, microwave material processing, generation of multi-charge ion beams, and high-resolution spectroscopy on the basis of nuclear magnetic resonance (NMR) and dynamic polarization of atomic nuclei. In this section, the proposed method is used to calculate optimal parameters of a four-cavity CW gyroklystron operating in the three-millimeter wavelength band in the maximum amplification regime. The design of a gyroklystron with the operating TE0 1 1 mode is described, and the results of studying it experimentally are presented. They demonstrate that an output power of 2.5 kW is achieved at a frequency of 92 GHz with an efficiency of 25% at an accelerating beam voltage of 22 kV and a current of 0.46 A. The fact that the power and efficiency are limited by the achieved values is determined by an uncontrollable avalanche-type increase in the emission current, which is caused by the cathode heating due to its bombardment with the electrons reflected from the magnetic trap. The gain and bandwidth of the amplified frequencies, which were measured at a power level of 2 kW at a beam current of 0.3 A, were equal to 28 dB and 320 MHz (0.36%), respectively. The experimental results agree well quantitatively with the results of the calculations.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2022_65_05_434