Гироприборы — мощные источники электромагнитных волн в диапазоне СВЧ

Автор(и)

  • Леонид Вениаминович Касаткин Научно-исследовательский институт "Орион", Україна
  • Григорий Наумович Рапопорт Научно-исследовательский институт "Орион", Україна
  • Вадим Павлович Тараненко Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347008010020

Анотація

Рассмотрено развитие гироприборов (генераторов и усилителей), в которых криволинейные электронные пучки взаимодействуют с незамедленными электромагнитными волнами. Приведенный материал охватывает этапы развития гироприборов в течение 50 лет — от их зарождения до настоящего времени, когда приборы этого класса определились, как самые мощные ЭВП в миллиметровом диапазоне.

Посилання

Kleinwachter. Eine Wanderfeldrohre oh,e Verzogerungleftung / Kleinwachter // ETA. — 1951. — Vol. 24. — P. 714.

Тетельбаум С. І. Про поняття фазової швидкості послідовності частинок / С. І. Тетельбаум // ДАН УРСР. — 1954. — № 1. — С. 31.

Тетельбаум С. І. Про один випадок руху електричних зарядів в електромагнітному полі / С. І. Тетельбаум // ДАН УРСР. — 1953. — № 1.

А.с. СССР № 113100, класс 21а4, 801, 21а4, 13, 21а4 17. Способ генерации сверхвысокочастотных колебаний и генераторы для его осуществления / С. И. Тетельбаум. — № А 7024/455887 ; заявл. 26.01.1955. — (Мин-во радиотехн. промышленности).

Тетельбаум С. И. Фазохронный генератор обратной волны / С. И. Тетельбаум // РЭ. — 1957. — Т. 3, № 2. — С. 705–713.

Лиждвой К. Я. Экспериментальное исследование генератора незамедленной обратной волны / К. Я. Лиждвой // РЭ. — 1059. — Т. 3, № 1.

Twiss R. O. Radiation transfer and possibility of negative absorption in radio astronomy / R. O. Twiss // Austr. J. Phys. — 1958. — Vol. 11, No. 4. — P. 564–579.

Гапонов А. В. Взаимодействие непрямолинейных электронных пучков с электромагнитными волнами в линиях передачи / А. В. Гапонов // Известия вузов. Радиофизика. — 1959. — Т. 2, № 3. — С. 450–462.

Гапонов А. В. Взаимодействие непрямолинейных электронных пучков с электромагнитными волнами в линиях передачи / А. В. Гапонов // Известия вузов. Радиофизика. — 1959. — Т. 2, № 5. — С. 836–837.

Гапонов А. В. Возбуждение линии передачи непрямолинейным электронным потоком / А. В. Гапонов // Известия вузов. Радиофизика. — 1959. — Т. 2, № 3. — С. 443–450.

Schneider J. Stimulated emission of radiation by relativistic electrons in a magnetic field / J. Schneider // Phys. Rev. Lett. — 1959. — Vol. 2, No. 12. — P. 504–505.

Pantel R. H. Electron beam interaction with fast waves / R. H. Pantel // Millimeter waves : proc. Symp. — N.Y. : Politechnic Press. — Vol. 9. — P. 301.

Pantel R. H. Backward–wave oscillations in an unloaded guide / R. H. Pantel // Proc. IRE. — 1959. — Vol. 47, No. 6. — P. 1146.

Гапонов А. В. Индуцированное излучение возбужденных классических осцилляторов и его использование в высокочастотной электронике / А. В. Гапонов, М. И. Петелин, В. К. Юлпатов // Известия вузов. Радиофизика. — 1967. — Т. 10, № 9–10. — С. 1414–1453.

А.с. СССР №223931. М.кл. тH01J 25/00. Прибор для генерирования электромагнитных колебаний в сантиметровом, миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн / А. В. Гапонов, А. Л. Гольденберг, М. И. Петелин, В. К. Юлпатов. — Заявл. 24.03.1967 ; опубл. 25.03.1976.

The Gyratron / V. A. Flyagin, A. V. Gaponov, M. I. Petelin, V. K. Yalpatov // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — 1977. — Vol. 25, No. 6. — P. 514–521.

Кураев А. Мощные приборы СВЧ. Методы анализа и оптимизации параметров / А. Кураев. — М. : Радио и связь, 1986. — 208 с.

Влияние разброса скоростей электронов в поливинтовых электронных потоках на стартовый ток и КПД гиротронов / В. П. Тараненко, В. Н. Глущенко, С. В. Кошевая [и др.] // Электронная техника. Серия 1: Электроника СВЧ. — 1974. — № 12. — С. 47–55.

Цимринг Ш. Е. О разбросе скоростей электронов в винтовых пучках / Ш. Е. Цимринг // Известия вузов. Радиофизика. — 1972. — Т. 15, № 8. — С. 1247.

Гольденеберг А. Л. Формирование винтовых электронных пучков в адиабатической пушке / А. Л. Гольденеберг, М. И. Петелин // Известия вузов. Радиофизика. — 1973. — Т. 16, № 1. — С. 141.

MAGY: A time dependent code for simulation of slow and fast microwave sources / M. Botton, T. M. Antonsen, B. Levush [et al.] // EPLS. — June 1998. — Vol. 26. — P. 882–892.

Experimental study of high frequency megawatt gyrotron oscillator / K. E. Kreischer, T. L. Grimm, W. C. Guss [et al.] // Phys. Fluids. — Mar. 1990. — Vol. B2. — P. 640–646.

Рапопорт Г. Н. Возбуждение волновода электронным пучком с периодически изменяющимися траекториями / Г. Н. Рапопорт // РЭ. — 1960. — Т 5, № 4. — С. 649–653.

Вайнштейн А. Электромагнитные волны / А. Вайнштейн. — М. : Радио и связь, 1988.

Гапонов А. В. Релятивистское дисперсионное уравнение для волноводных систем с винтовыми электронными потоками / А. В. Гапонов // Известия вузов. Радиофизика. — 1961. — Т. 4, № 3. — С. 543.

Кавпца П. Л. Электроника больших мощностей / П. Л. Кавпца. — [б. м.] : АН СССР, 1962.

Жураховский В. А. Нелинейные колебания электронов в магнитоуправляемых потоках / В. А. Жураховский. — К. : Наукова думка, 1972. — 303 с.

Рапопорт Г. Н. Взаимодействие спирального электронного потока с полем быстрой электромагнитной волны при не малых уровнях сигнала / Г. Н. Рапопорт, А. К. Немак, В. А. Жураховский // Вопросы радиоэлектроники. Серия 1: Электроника. — 1964. — № 11. — С. 27–39.

Расчеты КПД и частотных характеристик циклотронных генераторов на гармониках гирочастоты / Г. Н. Рапопорт, В. А. Жураховский, С. В. Кошевая, Т. В. Грязнова // Известия вузов МВиССО СССР. Радиоэлектроника. — 1967. — Т. 10, № 11. — С. 996–1002.

Рапопорт Г. Н. Взаимодействие спиральных электронных потоков с интенсивными электромагнитными полями резонаторов на гармониках циклотронной частоты / Г. Н. Рапопорт, А. К. Немак, В. А. Жураховский // РЭ. — 1967. — Т. 12, № 4. — С. 633–641.

Нусинович Г. С. КПД МЦР-монотрона с гауссовским продольным распределением высокочастотного поля / Г. С. Нусинович, Р. Э. Эрм // Электронная техника. Серия 1: Электроника СВЧ. — 1972. — № 8. — С. 55–60.

Оптимальное по КПД распределение ВЧ-электрического поля в гиромонотроне / И. С. Ковалев, А. А. Кураев, Е. М. Демидович, Ф. Г. Шевченко // ДАН БССР. — 1973. — Т. 17, № 4. — С. 320–325.

Быков Ю. В. Влияние профиля резонатора на предельную мощность гиротрона / Ю. В. Быков, А. Л. Гольденберг // Известия вузов. Радиофизика. — 1975. — Т. 18, № 7. — С. 1066–1067.

Грязнова Т. А. Исследование возможности повышения КПД МЦР-приборов фазовым методом / Т. А. Грязнова, С. В. Кошевая, Г. Н. Рапопорт // Известия вузов МВиССО СССР. Радиоэлектроника. — 1969. — Т. 12, № 9. — С. 998–1005. — ISSN 0021-3470.

Глушенко В. Н. Повышение КПД гиротрона на основном гирорезонансе путем коррекции распределения магнитостатического поля / В. Н. Глушенко, С. В. Кошевая, В. А. Прус // Известия вузов МВиССО СССР. Радиоэлектроника. — 1970. — Т. 13, № 1. — С. 12–17. — ISSN 0021-3470.

Characteristics and applications of fast–wave gyrodevices / K. L. Felch, B. G. Danly, H. R. Jory [et al.] // Proc. IEEE. — May, 1999. — No. 5. — P. 752–781.

А.с. СССР. Устройство для улучшения теплового режима коллекторов мощных сверхвысокочастотных генераторов и усилителей / И. В. Акаловский. — Опубл. 14.06.1952.

Status report on a 110 GHz, 1 MW CW gyrotron with a CVD diamond window / G. S. Park, J. J. Choi, S. Y. Park [et al.] // Infrared and millimeter waves : 23rd Int. Conf., Sept. 1998 : proc. — [n. l.], 1999. — P. 367–368.

Calame P. Application of Advanced Materials Technologies to Vacuum Electronic Devices / P. Calame, D. K. Abe // Proc. IEEE. — May 1999. — Vol. 87. — P. 840–864.

Multyfrequency theory of high power gyrotron oscillators / Cai, T. M. Antonsen, G. Saraph, B. Levush // Int. J. Electronins. — May 1992. — Vol. 72. — P. 759–777.

Nusinovich S. Mode interaction in gyrotrons / S. Nusinovich // Int. J. Electronics. — Oct. 1981. — Vol. 51. — P. 457–474.

Нусинович Г. С. Ограничения в выборе оптимальных параметров гиротронов, вызванные условиями конкуренции мод / Г. С. Нусинович, А. Б. Павельев, В. И. Хижняк // Sov. J. Commun. Tech. Electron. — 1989. — Vol. 33. — P. 114–117.

Dialetis D. Mode competition and stability analysis of gyrotron oscillator. Infrared and millimeter waves / D. Dialetis, K. Chu ; ed. by K. J. Button. — [n. l.] : N.Y, 1983. — Ch. 10. — P. 537–581.

Гиротроны на связанных резонаторах с трансформацией мод / В. Е. Запевалов, С. А. Малыгин, В. Г. Павельев, Ш. Е. Цимринг // Известия вузов. Радиофизика. — 1984. — Т. 27, № 9. — С. 1194–1202.

Experimental study of a single–mode quasi–optical gyrotron / T. A. Hargreaves, K. J. Kim, J. H. McAdoo [et al.] // Int. J. Electronics. — June 1992. — Vol. 72, No. 6. — P. 977–984.

А.с. № 273001. М. кл. H01J 25/00. Многорезонаторный мазер на циклотронном резонансе / А. В. Гапонов, А. Л. Гольденберг, Г. Н. Рапопорт, В. К. Юлпатов. — Заявл. 16.06.1967 ; опубл. 15.05.75.

Wachtel J. M. Interference beats in pulse–stimulated cyclotron radiation / J. M. Wachtel, J. L. Hirshfield // Phys. Rev. Lett. — 1966. — Vol. 17. — P. 348–351.

Рапопорт Г. Н. Нелинейный анализ гирорезонансного клистрона / Г. Н. Рапопорт, С. В. Кошевая ; тр. НТОРиЭ им. Попова. — Москва, 1968.

35 GHz radar gyroklystrons / Antakov, E. V. Zasypkin, E. V. Sokolov, V. K. Yulpatov // Infrared and millimeter waves : 18th Int. Conf., Sept., 1993 : proc. — [n. l.], 1993. — P. 338–339.

Thumm M. State–of–Art of high power Gyro–devices and free electron masers. Update 2003 / M. Thumm. — [n. l.] : FZKA, 2004. — P. 69–57.

Современный уровень мощных гироприборов // Новости СВЧ-техники : информ. сб. — Фрязино, Московской области : ФГУП «НПП Исток», 2004. — № 9, 10. — С. 16–20.

Marginal stability design criterion for gyro–TWT’s and comparison of fundamental with second harmonic operation / T. Lin, K. R. Chu, C. C. Lin [et al.] // Int. J. Electronics. — May 1992. — Vol. 72. — P. 873–885.

Chu R. Theory of a wide–band distributed gyrotron– traveling–wave amplifier / R. Chu, Y. Y. Lau, L. R. Bernett, V. L. Granatstein // IEEE Trans. Electron Devices. — July 1981. — Vol. ED–28. — P. 866–871.

Broad–band operation of a Ka–band tapered gyro–TW amplifier / G. S. Park, S. Y. Park, R. H. Kyser [et al.] // EPLS. — Oct. 1994. — Vol. 22. — P. 536–543.

Experimental investigation of two–staged tapered gyro–traveling wave tube amplifier / G. S. Park, J. J. Choi, S.Y. Park [et al.] // Infrared and millimeter waves : 19th Int. Conf., Oct. 1994 : proc. — [n. l.], 1994. — P. 417–418.

А.с. СССР №224713, кл 21п, 36, по заяв. № 1176506. Усилитель миллиметрового диапазона циклотронного типа / И. И. Антаков, В. А. Жураховский, Г. Н. Рапопорт. — Приоритет 29.07.1967 ; опубл. 12.08.68.

A wide–band millimeter–wave gyrotron traveling wave amplifier / R. Chu, L. R. Barnett, W. K. Lau [et al.] // IEEE Trans. Electron Devices. — June 1990. — Vol. 37. — P. 1557–1560.

Выровой С. В. Исследование выходного каскада гиротвистрона / С. В. Выровой, Г. Н. Рапопорт // Известия вузов МВиССО СССР. Радиоэлектроника. — 1973. — Т. 16, № 10. — С. 96–105. — ISSN 0021-3470.

Выровой C. В. Полоса частот выходного каскада гиротвистрона / C. В. Выровой, Г. Н. Рапопорт // Известия вузов МВиССО СССР. Радиоэлектроника. — 1974. — Т. 17, № 9. — С. 96–98. — ISSN 0021-3470.

Blank M. Experimental demonstration of W–band gyro–amplifiers with improved performance / M. Blank, G. Danly, B. Levush // Infrared and millimeter waves : 23rd Int. Conf., Sept. 1998 : proc. — [n. l], 1998. — P. 26–27.

Blank M. An investigation of X–band gyrotwystron amplifiers / M. Blank, E. V. Zasypkin, B. Levush // EPLS. — June 1998. — Vol. 26. — P. 577–581.

##submission.downloads##

Опубліковано

2008-01-02

Як цитувати

Касаткин, Л. В., Рапопорт, Г. Н., & Тараненко, В. П. (2008). Гироприборы — мощные источники электромагнитных волн в диапазоне СВЧ. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 51(1), 6–27. https://doi.org/10.20535/S0021347008010020

Номер

Том 51 № 1 (2008)

Розділ

Оглядові статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2008 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.