Магнетроны на пространственных гармониках с холодным вторично-эмиссионным катодом: современное состояние развития (обзор)

Автор(и)

  • Дмитрий Михайлович Ваврив Радиоастрономический институт Национальной академии наук Украины, Харьков, Україна
  • Василий Дмитриевич Науменко Радиоастрономический институт Национальной академии наук Украины, Україна
  • Владимир Александрович Марков Радиоастрономический институт Национальной академии наук Украины, Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347018070014

Ключові слова:

магнетрон, генератор миллиметровых волн, холодный катод, вторично-эмиссионный катод, вакуумный прибор

Анотація

Магнетроны на пространственных гармониках с холодным вторично-эмиссионным катодом являются эффективными источниками излучения высокой мощности в миллиметровом диапазоне длин волн. В статье описан прогресс в конструкции, моделировании и изготовлении таких магнетронов. Для иллюстрации этих достижений описаны низковольтные, суб-ТГц магнетроны и магнетроны с анодом из метаматериалов. Также рассмотрен вопрос о строке службы магнетронов с холодным вторично-эмиссионным катодом. Описаны основные проблемы, связанные с использованием вспомогательного катода в таких приборах, и обсуждаются альтернативные решения. Проанализирован потенциал для дальнейшего улучшения характеристик магнетронов на пространственных гармониках.

Біографія автора

Василий Дмитриевич Науменко, Радиоастрономический институт Национальной академии наук Украины

кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник

Посилання

Robertshaw, R. D.; Willshaw, W. E. Proc. IEE, Monograph, No. 168 R, 103, Pt. B, 1956.

Вигдорчик, И. М.; Науменко, В. Д.; Тимофеев, В. П. “Импульсные магнетроны с холодным вторично-эмиссионным катодом,” Доклады АН УССР. Сер. А, № 7, С. 634–637, 1975.

Naumenko, V. D.; Suvorov, A. N.; Sirov, A. “Tunable magnetron of a two-millimeter-wavelength band,” Microw. Opt. Technol. Lett., Vol. 12, No. 3, P. 129-131, 1996. DOI: https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-2760(19960620)12:3%3C129::AID-MOP3%3E3.0.CO.

Гурко, А. А. “Оценка возможности повышения к. п. д. магнетронов миллиметрового диапазона с использованием не p-видных колебаний,” Радиофизика и радиоастрономия, Т. 5, № 1, С. 80–84, 2000. URI: http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/961.

Грицаенко, С. В.; Еремка, В. Д.; Копоть, М. А.; Кулагин, О. П.; Науменко, В. Д.; Суворов, А. Н. “Многорезонаторные магнетроны с холодным вторично-эмиссионным катодом: достижения проблемы перспективы,” Радиофизика и электроника, Т. 10, С. 499–529, 2005.

Avtomonov, N. I.; Naumenko, V. D.; Vavriv, D. M.; Schunemann, Klaus; Suvorov, A. N.; Markov, V. A. “Toward terahertz magnetrons: 210-GHz spatial-harmonic magnetron with cold cathode,” IEEE Trans. Electron Devices, Vol. 59, No. 12, P. 3608-3611, 2012. DOI: https://doi.org/10.1109/TED.2012.2217974.

Naumenko, V. D.; Suvorov, A. N.; Markov, V. A.; Avtomonov, N. I.; Yeryomka, V. D.; Korol’, M. A.; Kulagin, O. P.; Kim, Jung-Il. “Development of Ka-range magnetron for portable radar,” Proc. of 20th Int. Crimean Conf. on Microwave & Telecommunication Technology, CriMiCo’2010, 13-17 Sept. 2010, Sevastopol, Crimea, Ukraine. IEEE, 2010, pp. 305-307. DOI: https://doi.org/10.1109/CRMICO.2010.5632848.

Esfahani, N. N.; Schunemann, Klaus; Avtomonov, N. I.; Vavriv, D. M. “Epsilon near zero loaded magnetrons, design and realization,” Proc. of 45th European Microwave Conf., 7-10 Sept. 2015, Paris, France. IEEE, 2015, pp. 454-457. DOI: https://doi.org/10.1109/EuMC.2015.7345798.

Sosnytskiy, S. V.; Vavriv, D. M. “Theory of the spatial-harmonic magnetron: an equivalent network approach,” IEEE Trans. Plasma Sci., Vol. 30, No. 3, P. 984-991, 2002. DOI: https://doi.org/10.1109/TPS.2002.801616.

Schunemann, K.; Sosnytskiy, S. V.; Vavriv, D. M. “Self-consistent simulation of the spatial-harmonic magnetron with cold secondary-emission cathode,” IEEE Trans. Electron. Devices, Vol. 48, No. 5, P. 993-998, 2001. DOI: https://doi.org/10.1109/16.918248.

Schunemann, K.; Serebryannikov, A. E.; Sosnytskiy, S. V.; Vavriv, D. M. “Optimizing the spatial-harmonic millimeter-wave magnetron,” Phys. Plasmas, Vol. 10, No. 6, P. 2559, 2003. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1565337.

Naumenko, V. D.; Schunemann, K.; Vavriv, D. M. “Miniature 1 kW, 95 GHz magnetrons,” Electron. Lett., Vol. 35, No. 22, P. 1960-1961, 1999. DOI: https://doi.org/10.1049/el:19991337.

Schuenemann, K.; Trush, B. V.; Vavriv, D. M.; Volkov, V. A. “Магнетронные передатчики для когерентных радиолокационных систем миллиметрового диапазона,” Радиофизика и электроника, Т. 4, № 4, С. 357-361, 1999. URI: http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/971.

Siegel, P. H. “Terahertz technology,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 50, No. 3, P. 910-928, 2002. DOI: https://doi.org/10.1109/22.989974.

Dragoman, D.; Dragoman, M. “Terahertz fields and applications,” Proc. Quantum Electron., Vol. 28, No. 1, P. 1-66, 2004. DOI: https://doi.org/10.1016/S0079-6727(03)00058-2.

Dong, Y.; Itoh, T. “Promising future of metamaterials,” IEEE Microwave Mag., Vol. 13, No. 2, P. 39-56, 2012. DOI: https://doi.org/10.1109/MMM.2011.2181447.

Eleftheriades, G. V. “Metamaterials: The first ten years,” IEEE Microwave Mag., Vol. 13, No. 2, P. 8-10, 2012. DOI: https://doi.org/10.1109/MMM.2011.2181602.

Моисеенко, А. Е.; Науменко, В. Д.; Суворов, А. Н.; Сыров, А. Р. “Импульсный 3 мм магнетрон с большим сроком службы,” Радиофизика и радиоастрономия, Т. 8, № 4, С. 421–428, 2003. URI: http://journal.rian.kharkov.ua/index.php/ra/article/view/767.

Автомонов, Н. И.; Сосницкий, С. В.; Ваврив, Д. В. “Исследование и оптимизация бокового катода для магнетронов с холодным вторично-эмиссионным катодом,” Радиофизика и радиоастрономия, Т. 12, № 3, С. 320–329, 2007. URI: http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/595.

Kopylov, M. F. “Design and technology features of heating-free magnetrons with autoemission excitation,” J. Vacuum Sci. Technol. B: Microelectron. Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena, Vol. 11, No. 2, P. 481, 1993. DOI: https://doi.org/10.1116/1.586845.

Naumenko, V. D.; Cherenshchikov, S. A. “Investigation of the start-up of a magnetron with a cold secondary-emission cathode of the decay side of the voltage pulse,” Radiophys. Quantum Electron., Vol. 27, No. 2, P. 168-173, 1984. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01035126.

Автомонов, Н. И.; Ваврив, Д. М.; Сосницкий, С. В. “Теоретическое исследование холодного запуска магнетронов с вторично-эмиссионным катодом,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 53, № 1, С. 3–11, 2010. URI: http://radio.kpi.ua/article/view/S0021347010010012.

Соин, А. В. “Возбуждение колебаний в магнетронах с вторично-эмиссионным катодом с помощью внешнего СВЧ-сигнала,” Радиофизика и радиоастрономия, Т. 8, № 3, С. 313–317, 2003. URI: http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/777.

Опубліковано

2018-07-27

Як цитувати

Ваврив, Д. М., Науменко, В. Д., & Марков, В. А. (2018). Магнетроны на пространственных гармониках с холодным вторично-эмиссионным катодом: современное состояние развития (обзор). Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 61(7), 371–382. https://doi.org/10.20535/S0021347018070014

Номер

Розділ

Оглядові статті