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.

##submission.downloads##

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

Том 61 № 7 (2018)

Розділ

Оглядові статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 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.