Оптимизация фазовой скорости волны в оротроне миллиметрового диапазона с наклонным электронным потоком
Описаны результаты математического моделирования и оптимизации параметров оротрона с регулярным и нерегулярным периодами отражающей дифракционной решетки типа «гребенка». Описана разработанная методика оптимизации закона изменения периода «гребенки» на основе аппарата атомарных функций. Решение зад...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
2007
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/10902 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Оптимизация фазовой скорости волны в оротроне миллиметрового диапазона с наклонным электронным потоком / В.Д. Еремка, А.А. Кураев, А.К. Синицын // Радіофізика та електроніка. — 2007. — Т. 12, спец. випуск. — С. 54-58. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859682395213529088 |
|---|---|
| author | Еремка, В.Д. Кураев, А.А. Синицын, А.К. |
| author_facet | Еремка, В.Д. Кураев, А.А. Синицын, А.К. |
| citation_txt | Оптимизация фазовой скорости волны в оротроне миллиметрового диапазона с наклонным электронным потоком / В.Д. Еремка, А.А. Кураев, А.К. Синицын // Радіофізика та електроніка. — 2007. — Т. 12, спец. випуск. — С. 54-58. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Описаны результаты математического моделирования и оптимизации параметров оротрона с регулярным и нерегулярным периодами отражающей дифракционной решетки типа «гребенка». Описана разработанная методика оптимизации закона
изменения периода «гребенки» на основе аппарата атомарных функций. Решение задачи оптимального управления осуществлено с
учетом встречной волны. Для повышения эффективности энергообмена между электронным потоком и электромагнитным полем
открытого резонатора применен «клинотронный эффект». Показано, что при углах 0 0 0,5 6 наклона электронного потока к
рабочей поверхности «гребенки» при оптимизированном законе изменения ее периода электронный КПД оротрона достигает 70%,
тогда как при 0 0 максимальный КПД не превосходит 50%.
Описано результати математичного моделювания і
оптимізації параметрів оротрона з регулярним та нерегулярним періодом відбиваючої дифракційної решітки типу
«гребінка». Описана розроблена методика оптимізації закону
зміни періоду «гребінки» на основі апарату атомарних
функцій. Розв’язання задачі оптимального керування
здійснено з врахуванням зустрічної хвилі. Для підвищення
ефективності енергообміну між електронним потоком та
електромагнітним полем відкритого резонатора застосовано
«клинотронний ефект». Показано, що при кутах 0,5 6
нахилу електронного потоку до робочої поверхні «гребінки»
при оптимізованому законі зміни її періоду електронний ККД
оротрона досягає 70%, тоді як при 0 максимальний ККД
не перевищує 50%.
The results from mathematical simulation and optimization of
orotron parameters with regular and irregular periods of a “сomb”-type reflecting diffraction grating are described. The developed
technique for optimizing the law of changing the “comb” period in
terms of the atomic function apparatus is described. To improve
the efficiency of energy exchange between the electron flow and
the electromagnetic field of an open resonator a “klynotron effect”
is employed. It is shown that at angles 0,5 6 of the electron
flow inclination to a “comb” operating surface under the
optimized law of changing its period the orotron electron efficiency
runs up to 70%. Whereas at 0 the maximum efficiency
does not exceed 50%.
|
| first_indexed | 2025-11-30T20:45:09Z |
| format | Article |
| fulltext |
__________
ISSN 1028-821X Радиофизика и электроника, том 12, спец. вып., 2007, с. 54-58 © ИРЭ НАН Украины, 2007
УДК 621.385.623/624
ОПТИМИЗАЦИЯ ФАЗОВОЙ СКОРОСТИ ВОЛНЫ В ОРОТРОНЕ
МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА С НАКЛОННЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ ПОТОКОМ
В. Д. Еремка
1
, А. А. Кураев
2
, А. К. Синицын
2
1
Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины,
12, ул. Ак. Проскуры, Харьков, 61085, Украина
E-mail: yeryomka@ire.kharkov.ua
2
Государственный университет информатики и радиоэлектроники,
6, ул. П. Бровки, Минск, 220600, Республика Беларусь
E-mail: kuraev@gw.bsuir.unibel.by
Описаны результаты математического моделирования и оптимизации параметров оротрона с регулярным и нерегуляр-
ным периодами отражающей дифракционной решетки типа «гребенка». Описана разработанная методика оптимизации закона
изменения периода «гребенки» на основе аппарата атомарных функций. Решение задачи оптимального управления осуществлено с
учетом встречной волны. Для повышения эффективности энергообмена между электронным потоком и электромагнитным полем
открытого резонатора применен «клинотронный эффект». Показано, что при углах
00 65,0 наклона электронного потока к
рабочей поверхности «гребенки» при оптимизированном законе изменения ее периода электронный КПД оротрона достигает 70%,
тогда как при
00 максимальный КПД не превосходит 50%. Ил. 4. Библиогр.: 9 назв.
Ключевые слова: оротрон, клинотрон, КПД, математическое моделирование и оптимизация, атомарные функции.
Известно, что генерацию электромагнит-
ного излучения в оротронах (ледатронах) и лампах
дифракционного излучения традиционной конст-
рукции можно возбудить в двух режимах: генера-
тора дифракционного излучения (ГДИ) и лампы
обратной волны (ЛОВ) [1-3]. Как показали расчеты
[4], в оротроне для обеспечения условий макси-
мального КПД фазовую скорость замедленной
волны и соответственно период его замедляющей
системы (ЗС) - отражательной дифракционной
решетки типа «гребенка» - необходимо монотонно
уменьшать. В оротроне и ГДИ традиционной кон-
струкции тонкий ленточный электронный поток
движется параллельно рабочей поверхности «гре-
бенки» на небольшом расстоянии от нее. Известно,
что амплитуда замедленной волны экспоненци-
ально уменьшается с удалением от поверхности
«гребенки», причем тем сильнее, чем меньше пе-
риод ЗС. Поэтому при уменьшении фазовой ско-
рости вдоль «гребенки» уменьшается амплитуда
действующей на ленточный электронный поток
электромагнитной волны, что приводит к значи-
тельному снижению КПД. Нерегулярная ЗC спо-
собствует также подавлению режима ЛОВ.
Задача оптимального управления о нахо-
ждении оптимальной зависимости фазовой ско-
рости волны, при которой обеспечивается макси-
мальный КПД оротрона, решалась с использова-
нием различных подходов и методов [4,5]. Ис-
пользование в работе [4] принципа максимума
Понтрягина и метода интерполяции полиномами
Лагранжа показало, что успешная реализация
этих методов требует как наложения целого ряда
ограничений на гладкость функции управления,
так и знания априорной информации для задания
начальных значений коэффициентов полинома. В
работе [5] предложен метод синхронного электрона,
позволяющий находить оптимальные зависимости
фазовой скорости волны, обеспечивающие элек-
тронный КПД оротрона до 80%. Однако использо-
вание данного метода недопустимо, когда требуется
учесть влияние встречной волны или дополнитель-
ные ограничения. Для решения задачи оптимально-
го управления законом изменения периода «гребен-
ки» с учетом встречной волны предложена и реали-
зована методика, основанная на аппроксимации
искомой зависимости обобщенным рядом, базис-
ными функциями которого является набор сдвигов
атомарной функции ( )UP x [6-8].
Нами представлены результаты исследо-
ваний, которые показывают, что в оротроне тра-
диционной конструкции падение КПД, вызванное
уменьшением амплитуды и фазовой скорости
электромагнитной волны, взаимодействующей с
электронами вдоль «гребенки», можно компенси-
ровать, направляя ленточный электронный поток
под углом к поверхности «гребенки».
1. Коаксиальный оротрон - клинотрон.
Можно указать несколько факторов, ограничи-
вающих электронный КПД оротронов и ГДИ тра-
диционной конструкции:
− экспоненциальное уменьшение амплиту-
ды поля поверхностной волны ЗС, взаимодейст-
вующей с тонким (толщина
1
) ленточным
электронным потоком, по его поперечному сече-
нию;
− неоптимальное распределение амплиту-
ды поля поверхностной волны при симметричном
расположении ЗС относительно оси симметрии
открытого резонатора (ОР);
В. Д. Еремка и др. / Оптимизация фазовой скорости…
_________________________________________________________________________________________________________________
55
− применение регулярной ЗС - отражатель-
ной дифракционной решетки типа «гребенка» -
способствует возбуждению генератора при одном
и том же ускоряющем напряжении как в режиме
оротрона на одной частоте, так и в режиме ЛОВ
на другой частоте.
На рис. 1 схематически представлена кон-
струкция коаксиального оротрона с наклонным
электронным потоком. Оротрон содержит в себе
электродинамическую систему - коаксиальный от-
крытый резонатор, образованный двумя зеркалами
1, 2 в виде поверхностей внешнего и внутреннего
соосно расположенных тел вращения. ЗС оротрона -
отражательная дифракционная решетка 3 типа
«гребенка», выполнена на рабочей поверхности
внешнего зеркала 1 в виде уголкового отражателя,
созданного поверхностями 4, 5, расположенными
зеркально-симметрично относительно плоскости
симметрии открытого резонатора, перпендикуляр-
ной оси устройства, и повернутого вершиною угла
к оси прибора, причем угол при вершине
имеет величину, которая лежит в интервале
0 0168 179 . Электронно-оптическая система
(ЭОС) коаксиального оротрона снабжена основным
6 и дополнительным 7 кольцевыми эммиттерами,
установленными на концах ЗС 3. ЭОС формирует
трубчатые электронные потоки 8, 9 с толстой (тол-
щина >> ) стенкой. Устройство 10 для выве-
дення высокочастотной энергии из ОР, снабженное
щелями связи 11 с нагрузкой, расположенно на вну-
треннем зеркале 2, выполненом в форме гиперболо-
ида. Для фокусирования трубчатых электронных
потоков 8, 9 применена магнитная фокусирующая
система 12 из магнитотвердых материалов.
Рис. 1. Схематическое изображение коаксиального оротрона
наклонным электронным потоком
Для повышения эффективности энерго-
обмена при взаимодействии между електронами и
электромагнитной волной ЗС в описаном оротроне
трубчатые электронные потоки наклонены к рабо-
чей поверхности ЗС. При этом острый угол между
плоскостью симметрии каждого трубчатого елект-
ронного потока и плоскостью ЗC типа «гребенка»
составляет 0,5 6 (рис. 1). «Клинотронный
эффект» [9] в оротроне способствует существен-
ному повышению его КПД. ЭОС позволяет полу-
чать ток величиной в единицы ампер и при уско-
ряющих напряжениях 3-15 кВ обеспечивать необ-
ходимую для работы с высоким КПД величину
амплитуды высокочастотного поля в пространстве
взаимодействия коаксиального оротрона. ЗС - от-
ражательная дифракционная решетка 3 типа «гре-
бенка» на длине L выполнена с монотонно
уменьшающимся периодом, что способствует, с
одной стороны, повышению электронного КПД, с
другой - устранению возможности возбудить гене-
ратор в режиме ЛОВ. Взаимодействие электрон-
ных потоков 8, 9, падающих на рабочую поверх-
ность ЗC 3, осуществляется с замедленными вол-
нами нарастающей интенсивности (гауссово рас-
пределение). Рабочая поверхность отражательной
дифракционной решетки в представленной схеме
коаксиального оротрона кроме функции ЗС вы-
полняет функцию коллектора отработавших элек-
тронов. Реализация представленной схемы коакси-
ального оротрона в диапазоне 0,1-3,0 ТГц позволит
создать источники электромагнитного излучения
средней и большой мощности.
2. Математическая постановка задачи.
Математическая модель оротрона с нерегулярной
гребенкой, обеспечивающей плавное изменение
фазовой скорости синхронной гармоники в одно-
мерном приближении на основе метода крупных
частиц, записывается в виде[5]
0
3
0
[ ( ) ],
1
( 1);
i
zi q qi
i i
i
i
dV
g T AE S F
dT V
dU
dT V
(1)
(0) 1; (0)i iV u
2 ( 0,5)
2
i
N
.
Здесь ;
z
T
L
L - длина гребенки; 0 1T ;
1
0
iv
V
v
, 0v - средняя скорость электронов на
входе в область взаимодействия;
2 21/ 1 /i iv c ; 0/i iu t v z ;
00 / vL ;
2
2 2
1
4 ( )1
( )[( ) 4 ]
N
i j
qi
i i j i j
i j
u u
F
N u u u u
- силовая
функция пространственного заряда,
0
2 ( )
( )
y T
;
4 0
2
0
1,17 10q
s
I
S
l
, 0I - ток пучка, sl - ширина
пучка.
В. Д. Еремка и др. / Оптимизация фазовой скорости…
_________________________________________________________________________________________________________________
56
Нормированное поле синхронной гармо-
ники с переменной фазовой скоростью предста-
вим в виде:
стоячая волна
0
0
sin( )sin[ ]
( )
T
zi
ph
dT
E t
V T
, (2)
синхронная волна
0 0
0 0
cos[
1
] cos[ ( 1) ],
( )
zi
T T
i
ph ph
E t
dT
u dT
V T V
(3)
где 0it u T .
2( ) ( )sing T T T - функция распределения
ВЧ поля вдоль гребенки;
2
0
0
2
0
2 1
( ) exp( [ [ ] 1
(0)
1
( ) [ ] 1]),
( )
ph
ph
T y
V
y T
V T
(4)
0 1 0( ) ( )y T y y y T ; (5)
( )y T - расстояние от центра тонкого ленточного
электронного пучка до решетки в сечении T ; 0y ,
1y - начальное и конечное значения соответст-
венно;
0 0
mEe
A
m v
, mE - амплитуда ВЧ поля.
Волновой КПД, определяющий эффек-
тивность взаимодействия
0 0
2
10 0
( 1) 1
( ) ( ) ( )
T N
zi
i
A
T g T E T dT
N
. (6)
Качество взаимодействия оценивается
функцией группировки
2 2
1 1
1
( cos ) ( sin )
N N
r i i
i i
G u u
N
.
Выражение (4) учитывает уменьшение
поля при удалении его от гребенки. Для компен-
сации снижения эффективности взаимодействия
поля с пучком, последний предлагается пропус-
кать под углом к гребенке, величина которого
моделируется выражением (5).
Задача оптимального управления заклю-
чается в нахождении гладкой зависимости фазо-
вой скорости ( )phV T , а также параметров A и
0 , при которых обеспечивается максимум (1) .
3. Аппроксимация зависимости Vph(T)
линейной комбинацией сдвигов функции
UP(x). Представим искомую зависимость
( )phV T обобщенным рядом [6]
1
( ) ( )
m
np
ph k k
k
V T a T , (7)
где ( ) ( )np
k
nT k p
T UP
p
; n - количество
отрезков, на которое разбивается интервал [0,1];
2p - количество интервалов, перекрываемых фи-
нитной функцией ( )np
k T ; 1 2m n p - ко-
личество функций выбранного базиса, отличных
от нуля на интервале [0,1].
Уникальность этого разложения состоит
в том, что, хотя функции ( )np
k T имеют конеч-
ный носитель, обобщенный ряд (7) является бес-
конечно дифференцируемым, так как в крайних
точках 1x все производные функции ( )UP x
равны нулю. Наличие p-перекрытий позволяет в
отличие от обычного сплайна или полинома про-
изводить изменения между локальными и инте-
гральными свойствами функции управления.
На рис. 2 представлена характерная зави-
симость фазовой скорости ( )phV T , которая при
значениях 0,06A , 0 250 , 0 0,5I ,
0 0,3 обеспечивает КПД (1) 0,78 . Кривая
1 получена в результате оптимизации ( )phV T по
методу синхронного электрона, при этом расчет
ziE производился по формуле (3). Кривые 2 и 3
иллюстрируют аппроксимационные свойства раз-
ложения (5) при различных значениях p и n .
Как видно из рис. 2, при 1p и 5n аппрокси-
мирующая зависимость носит колебательный
характер (кривая 2), что указывает на неудовле-
творительное качество аппроксимации. Дальней-
шее увеличение количества отрезков n приводит
лишь к росту числа колебаний аппроксимирующей
кривой, а качество аппроксимации при этом прак-
тически не улучшается. Увеличение p позволяет
существенно улучшить качество аппроксимации
даже при небольших значениях n (кривая 3).
Рис. 2. Аппроксимация зависимости )(TVph : 1 - метод син-
хронного электрона; 2 - 1, 5p n ; 3 - 2, 3p n
В. Д. Еремка и др. / Оптимизация фазовой скорости…
_________________________________________________________________________________________________________________
57
Отработана методика получения началь-
ных значений параметров ka при наличии неко-
торого закона управления, принимаемого за на-
чальное приближение.
Использование обобщенного ряда (7) при-
водит задачу оптимального управления к задаче
минимизации функции M переменных. Наличие
дополнительных граничных условий позволяет
уменьшить число оптимизируемых параметров.
Задание граничных условий для управления при
0T и 1T легко учесть в выбранном разложе-
нии. Например, для граничного условия первого
рода 0(0)ph phV V имеет место соотношение
2 1
0
1
(0) (0)
p
m np
ph k k ph
k
V a V , а так как
(0) 1np
p , то
2 1
0
1
(0)
p
p ph k k
k
k p
a V a . Для гра-
ничного условия второго рода 0
(0)ph
ph
dV
dV
dT
имеет место соотношение
2 1
0
1
(0)
npp
k
k ph
k
d
a dV
dT
, из которого легко выра-
зить 1pa , при этом 2p . Аналогичные соот-
ношения получаются на другом конце отрезка
при 1T .
Расчеты показали, что удовлетворитель-
ное качество аппроксимации обеспечивается уже
при 2p и 5n , поэтому соотношения для
коэффициентов ka при учете граничных условий
существенно упрощаются:
условия первого рода
2 0 1 1 3 3
1 1 2 2
(0) (0),
(1) (1);
ph
m ph m m m m
a V a a
a V a a
(8)
условия второго рода
3
1 3 0
2
2 1
(0)
,
(1)
.
ph
m
m m ph
d
a a dV
dT
d
a a dV
dT
(9)
При совместном использовании гранич-
ных условий первого и второго рода сначала по
выражениям (9) вычисляются коэффициенты 1a
и ma , а затем они подставляются в (8) и вычис-
ляются коэффициенты 2a и 1ma .
4. Результаты оптимизации. Описанная
выше методика использовалась для оптимизации
параметров оротрона с учетом встречной волны.
При этом расчеты производились следующим об-
разом. Вначале по методу синхронного электрона
(без учета встречной волны) находилась опти-
мальная зависимость ( )phV T . Затем для 5n и
2p находились значения коэффициентов ka
разложения (7). Эти значения использовались как
начальное приближение для последующей опти-
мизации КПД с учетом встречной волны.
В случае использования прямолинейного
электронного пучка, при 0( )y T y в выражении
(5), для метода синхронного электрона получено
значение (1) 0,513 . После проведения опти-
мизации получены следующие значения парамет-
ров: 0 0,063,A 0 250, 1 0,82167,a
2 0,17195a , 3 0,84174a , 4 0,13111a ,
5 0,65664a , 6 0,0052a , 7 0,656a , кото-
рые обеспечивают КПД (с учетом встречной вол-
ны) равный 0,499 (рис. 3). Для сравнения: регу-
лярная решетка даже при оптимизации величины
const 0,937phV обеспечивает КПД
0,175 .
Рис. 3. Зависимости основных характеристик процесса взаи-
модействия с учетом встречной волны в оротроне с нерегу-
лярной ЗC при 0
Использование наклонного пучка позво-
ляет поднять КПД до величины 0,726 при расчете
методом синхронного электрона и следующих
значениях параметров: 0 0,063A , 0 0,07d ,
1 0,0067d , 0 0,1y , 1 0,03y , в то время как
для регулярной решетки 0,182 при
0,943phV . Оптимизация варианта с учетом
встречной волны дает значение КПД
(1) 0,716 при следующих значениях парамет-
ров: 1 0,66227a , 2 0,31372a , 3 0,6832a ,
4 0,23424a , 5 0,38893a , 6 0,0021a ,
7 0,32028a .
Выводы. На рис. 4 приведены типичные
зависимости основных характеристик процесса
взаимодействия с учетом встречной волны в оро-
троне с наклонным электронным потоком.
В. Д. Еремка и др. / Оптимизация фазовой скорости…
_________________________________________________________________________________________________________________
58
Рис. 4. Зависимости основных характеристик процесса взаи-
модействия с учетом встречной волны в оротроне с нерегу-
лярной ЗC и наклонным электронным потоком при
0 00,5 6
Применение в оротронах ЗС типа «гре-
бенка» с монотонно уменьшающимся периодом
обеспечивает увеличение его КПД и исключает
возможность возбуждения генерации в режиме
ЛОВ. Использование в оротронах клинотронного
эффекта позволяет применить в них ЭОС, фор-
мирующие «толстые» электронные потоки, и су-
щественно повысить КПД (более 70%) при работе
в генераторном режиме.
Разработана методика оптимизации зако-
на изменения шага «гребенки» на основе аппара-
та атомарных функций. Расчеты показывают, что
при подборе угла наклона электронного потока в
интервале 0,5 6 удается достичь КПД
70%, в то время как при 0 максимальный
КПД не превосходит 50% при прочих равных
условиях.
1. Богомолов Г. Д., Бородкин А. И., Кущ В. С. и др. Исследо-
вание возбуждения системы типа «гребенка» в оротрон-
ном режиме и режиме ЛОВ // Электронная техника. Сер.1.
Электроника СВЧ. - 1970. - Вып.1. - С.97-101.
2. Балаклицкий И. М., Курин В. Г., Скрынник Б. К. О воз-
можности работы генератора дифракционного излучения
в режиме лампы обратной волны // Укр. физ. журн.-1970. -
№5. - С.717-724.
3. Mizuno K. and Ono S. The Ledatron. Infrared and Millimeter
Waves. Chapter 5 / Academic Press. New York. - 1979. - 1. -
P.83-100
4. Тарасов М. М., Третьяков О. А, Шматько А. А. Оптими-
зация фазовой скорости волны в генераторах оротронного
типа. // Радиотехника и электроника. - 1987. - 32, №6. -
С.1286-1290.
5. Кураев Н. А., Синицын А. К. Исследование автофазного
режима в релятивистском оротроне. // Радиотехника и
электроника. - 1987. - 32, №11. - С.2427-2431.
6. Кравченко В. Ф., Рвачев В. А., Рвачев В. Л. Математиче-
ские методы обработки сигналов на основе атомарных
функций. // Радиотехника и электроника. - 1995. - 40, №9. -
С.1385-1392.
7. Кравченко В. Ф., Кураев А. А., Рвачев В. А. Атомарные
функции в задачах оптимального управления динамиче-
скими системами. // Радиотехника. - 1997. - №9. - С.4-9.
8. Kravchenko V. F., Kuraev A. A., Sinitsyn A. K., Shakirin A. I.
Optimization of the Variation of a Phase Velocity Wave in a
Orotron of Millimeter Band Based of Atomic Function.
MSMW'98 Symposium Proceedings. Kharkiv, Ukranie, Sep-
tember 15-17, 1998. - Р.405-406.
9. Клинотрон / Левин Г. Я., Бородкин А. И., Кириченко А. Я.
и др. Под ред. А. Я. Усикова. - Киев: Наук. думка, 1992. -
200 с.
OPTIMIZATION OF PHASE WAVE VELOCITY
IN A MILLIMETER WAVE INCLINED
ELECTRON FLOW OROTRON
V. D. Yeryomka, A. A. Kurayev. A. K. Sinitsyn
The results from mathematical simulation and optimization of
orotron parameters with regular and irregular periods of a “сomb”-
type reflecting diffraction grating are described. The developed
technique for optimizing the law of changing the “comb” period in
terms of the atomic function apparatus is described. To improve
the efficiency of energy exchange between the electron flow and
the electromagnetic field of an open resonator a “klynotron effect”
is employed. It is shown that at angles 0,5 6 of the elec-
tron flow inclination to a “comb” operating surface under the
optimized law of changing its period the orotron electron efficien-
cy runs up to 70%. Whereas at 0 the maximum efficiency
does not exceed 50%.
Key words: orotron, klynotron, efficiency, mathematical simula-
tion and optimization, atomic function.
ОПТИМІЗАЦІЯ ФАЗОВОЇ ШВИДКОСТІ ХВИЛІ
В ОРОТРОНІ МІЛІМЕТРОВОГО ДІАПАЗОНУ З
НАХИЛЕНИМ ЕЛЕКТРОННИМ ПОТОКОМ
В. Д. Єрьомка, О. О. Кураєв, А. К. Сініцин
Описано результати математичного моделювания і
оптимізації параметрів оротрона з регулярним та нерегуляр-
ним періодом відбиваючої дифракційної решітки типу
«гребінка». Описана розроблена методика оптимізації закону
зміни періоду «гребінки» на основі апарату атомарних
функцій. Розв’язання задачі оптимального керування
здійснено з врахуванням зустрічної хвилі. Для підвищення
ефективності енергообміну між електронним потоком та
електромагнітним полем відкритого резонатора застосовано
«клинотронний ефект». Показано, що при кутах 0,5 6
нахилу електронного потоку до робочої поверхні «гребінки»
при оптимізованому законі зміни її періоду електронний ККД
оротрона досягає 70%, тоді як при 0 максимальний ККД
не перевищує 50%.
Ключові слова: оротрон, клинотрон, ККД, матема-
тичне моделювання та оптимізація, атомарні функції.
Рукопись поступила 11 декабря 2006 г.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-10902 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1028-821X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T20:45:09Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Еремка, В.Д. Кураев, А.А. Синицын, А.К. 2010-08-09T14:47:35Z 2010-08-09T14:47:35Z 2007 Оптимизация фазовой скорости волны в оротроне миллиметрового диапазона с наклонным электронным потоком / В.Д. Еремка, А.А. Кураев, А.К. Синицын // Радіофізика та електроніка. — 2007. — Т. 12, спец. випуск. — С. 54-58. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 1028-821X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/10902 621.385.623/624 Описаны результаты математического моделирования и оптимизации параметров оротрона с регулярным и нерегулярным периодами отражающей дифракционной решетки типа «гребенка». Описана разработанная методика оптимизации закона изменения периода «гребенки» на основе аппарата атомарных функций. Решение задачи оптимального управления осуществлено с учетом встречной волны. Для повышения эффективности энергообмена между электронным потоком и электромагнитным полем открытого резонатора применен «клинотронный эффект». Показано, что при углах 0 0 0,5 6 наклона электронного потока к рабочей поверхности «гребенки» при оптимизированном законе изменения ее периода электронный КПД оротрона достигает 70%, тогда как при 0 0 максимальный КПД не превосходит 50%. Описано результати математичного моделювания і оптимізації параметрів оротрона з регулярним та нерегулярним періодом відбиваючої дифракційної решітки типу «гребінка». Описана розроблена методика оптимізації закону зміни періоду «гребінки» на основі апарату атомарних функцій. Розв’язання задачі оптимального керування здійснено з врахуванням зустрічної хвилі. Для підвищення ефективності енергообміну між електронним потоком та електромагнітним полем відкритого резонатора застосовано «клинотронний ефект». Показано, що при кутах 0,5 6 нахилу електронного потоку до робочої поверхні «гребінки» при оптимізованому законі зміни її періоду електронний ККД оротрона досягає 70%, тоді як при 0 максимальний ККД не перевищує 50%. The results from mathematical simulation and optimization of orotron parameters with regular and irregular periods of a “сomb”-type reflecting diffraction grating are described. The developed technique for optimizing the law of changing the “comb” period in terms of the atomic function apparatus is described. To improve the efficiency of energy exchange between the electron flow and the electromagnetic field of an open resonator a “klynotron effect” is employed. It is shown that at angles 0,5 6 of the electron flow inclination to a “comb” operating surface under the optimized law of changing its period the orotron electron efficiency runs up to 70%. Whereas at 0 the maximum efficiency does not exceed 50%. ru Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України Оптимизация фазовой скорости волны в оротроне миллиметрового диапазона с наклонным электронным потоком Оптимізація фазової швидкості хвилі в оротроні міліметрового діапазону з нахиленим електронним потоком Optimization of phase wave velocity in a millimeter wave inclined electron flow orotron Article published earlier |
| spellingShingle | Оптимизация фазовой скорости волны в оротроне миллиметрового диапазона с наклонным электронным потоком Еремка, В.Д. Кураев, А.А. Синицын, А.К. |
| title | Оптимизация фазовой скорости волны в оротроне миллиметрового диапазона с наклонным электронным потоком |
| title_alt | Оптимізація фазової швидкості хвилі в оротроні міліметрового діапазону з нахиленим електронним потоком Optimization of phase wave velocity in a millimeter wave inclined electron flow orotron |
| title_full | Оптимизация фазовой скорости волны в оротроне миллиметрового диапазона с наклонным электронным потоком |
| title_fullStr | Оптимизация фазовой скорости волны в оротроне миллиметрового диапазона с наклонным электронным потоком |
| title_full_unstemmed | Оптимизация фазовой скорости волны в оротроне миллиметрового диапазона с наклонным электронным потоком |
| title_short | Оптимизация фазовой скорости волны в оротроне миллиметрового диапазона с наклонным электронным потоком |
| title_sort | оптимизация фазовой скорости волны в оротроне миллиметрового диапазона с наклонным электронным потоком |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/10902 |
| work_keys_str_mv | AT eremkavd optimizaciâfazovoiskorostivolnyvorotronemillimetrovogodiapazonasnaklonnymélektronnympotokom AT kuraevaa optimizaciâfazovoiskorostivolnyvorotronemillimetrovogodiapazonasnaklonnymélektronnympotokom AT sinicynak optimizaciâfazovoiskorostivolnyvorotronemillimetrovogodiapazonasnaklonnymélektronnympotokom AT eremkavd optimízacíâfazovoíšvidkostíhvilívorotronímílímetrovogodíapazonuznahilenimelektronnimpotokom AT kuraevaa optimízacíâfazovoíšvidkostíhvilívorotronímílímetrovogodíapazonuznahilenimelektronnimpotokom AT sinicynak optimízacíâfazovoíšvidkostíhvilívorotronímílímetrovogodíapazonuznahilenimelektronnimpotokom AT eremkavd optimizationofphasewavevelocityinamillimeterwaveinclinedelectronfloworotron AT kuraevaa optimizationofphasewavevelocityinamillimeterwaveinclinedelectronfloworotron AT sinicynak optimizationofphasewavevelocityinamillimeterwaveinclinedelectronfloworotron |