(1 сем., экзамен)

Лектор: Доцент к.т.н. Козырев Евгений Владимирович

Общие сведения об особенностях СВЧ электроники
Основные соотношения электроники
Уравнения Максвелла, уравнения движения и непрерывности. Комплексная теорема Умова–Пойнтинга. Возбуждение объемных резонаторов и волноводов заданными токами свободных зарядов. Теорема Шокли–Рамо о наведенном токе. Пролетный коэффициент.

Приборы О - типа
Общие положения для приборов О-типа с кратковременным взаимодействием. Модуляция электронного потока по скорости. Группировка модулированного электронного потока в свободном пространстве. Учет влияния объемного заряда на процесс группировки. Конвекционный ток. Использование резонаторов для преобразования энергии электронного пучка в СВЧ энергию.

Пролетный клистрон. Двухрезонаторный усилительный пролетный клистрон. Основные параметры пролетного клистрона. Клистрон в роли генератора. Многорезонаторные клистроны. Клистроны с распределенным взаимодействием.

Отражательный клистрон. Группировка электронов в однородном тормозящем поле. Конвекционный ток. Энергетические соотношения взаимодействия электронов с высокочастотным полем в отражательном клистроне. Электронный КПД и зоны генерации.

СВЧ устройства с непрерывным взаимодействием типа О. Группировка электронов немодулированного потока в переменном поле стоячей волны. Конвекционный ток. Мощность взаимодействия немодулированного электронного потока с переменным полем стоячей волны. Монотрон. Группировка электронов в бегущей волне постоянной амплитуды. Замедляющие системы. Однородные и неоднородные замедляющие системы. Взаимодействие модулированного электронного потока с бегущей волной. Решение самосогласованной задачи взаимодействия электронов с полем замедляющей системы.

Лампа бегущей волны – ЛБВО. Усилитель обратной волны – ЛОВО. Генераторы прямой и обратной волны.

Приборы M - типа
Магнетрон. Основные типы колебаний в магнетроне. Статический режим работы цилиндрического магнетрона со сплошным анодом. Парабола критического режима. Многорезонаторный магнетрон. Свойства резонансной системы магнетронных генераторов. Динамический режим работы многорезонаторного магнетрона. Пороговая прямая. КПД магнетрона. Коаксиальный и обращенный магнетроны. Релятивистский магнетрон.

ЛОВМ и ЛБВМ. Принцип действия. Характеристики ЛБВМ и ЛОВМ. Усилители М–типа. Амплитроны. Дематроны.

Гироприборы
Колебания типа циклотронной частоты в магнетронных генераторах. Мазер на циклотронном резонансе. Гиротроны. Лазер на свободных электронах.

Приборы с модуляцией пучка путем его круговой развертки
Гирокон. Принцип работы гирокона. Магникон и его принцип работы.

Литература

Вайнштейн Л. А., Солнцев В. А. Лекции по сверхвысокочастотной электронике. М: «Сов. Радио», 1973.
Гвоздовер С. Д. Теория электронных приборов сверхвысоких частот. М: «Гос. изд-во технико-теоретической литературы», 1956.
Лебедев И. В. Техника и приборы СВЧ. М: «Высшая школа», 1972. Т. 1, 2.
Козырев Е. В. Электронные приборы СВЧ: Учебное пособие / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2010.
Шевчик В. Н., Трубников Д. И. Аналитические методы расчета в электронике СВЧ. М: «Советское радио», 1970.
Андрушко Л. М., Бурмистенко В. М. Электронные и квантовые приборы СВЧ. М: «Связь», 1974.
Березин В. М., Буряк В. С., Гутцайт Э. М. и др. Электронные приборы СВЧ. М: «Высшая школа», 1985.
Горникер Э. И., Карлинер М. М., Козырев Е. В. и др. Гирокон. Релятивистская высокочастотная электроника. Горький, 1979.
Калинин В. И., Герштейн Г. М. Введение в радиофизику. М: «Гос. изд-во технико-теоретической литературы», 1957.
Карлинер М. М., Козырев Е. В., Максимов А. Ю. и др. Приближенная теория магникона. Препринт ИЯФ СО АН СССР, 1987.
Федоров Н. Д. Электронные приборы СВЧ и квантовые приборы. М: «Атомиздат», 1979.
T. Lee, «The Design and Performance of a 150 MW Klystron at S-Band», SLAC-Pub-3619, 1985 (A)
M.A. LaPointe, J. L. Hirshfield, E.V. Kozyrev, S.V. Shchelkunov, M.Y. Shmelyov, V.P. Yakovlev «Yale Ka-Band Facility for High-Gradient accelerator R&D: Status Report». In Proc. of the PAC 2007,Albuquerque, New Mexico, 25-29 Jun 2007, pp. 2463-2465.
LaPointe M.A., Hirshfield J.L., Kozyrev E.V., Nezhevenko O.A., Shchelkunov S.V., Yakovlev V.P. «34 GHz magnicon for a Ka-band test facility», Conference Digest of Joint 31st International Conference on Infrared and millimeter Waves and 14th International Conference on Terahertz Electronics (IRMMW – THz 2006), September 18-22, 2006, Shanghai, China. - /Ed. by. S.C. Shen e. a./ - Piscataway: 2006, - p. 127.
Винокуров Н. А. Лазеры на свободных электронах.
Lectures at the JOINT US-CERN-Japan Accelerator School, Japan, 1996.