Mode selection in an S-band relativistic backward wave oscillator based on a coaxial waveguide

Totmeninov, E. M.; Klimov, A. I.; Konev, Vladimir Yu.; Pegel, I. V.; Rostov, V. V.; Tsygankov, R. V.; Тараканов, В. П.

doi:10.1134/s1063785014020278

Cited by 12 publications

(4 citation statements)

References 5 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The estimate obtained using relation (3) gives Z 0 = 11.5 Ω. It should be noted that the comparable coupling impedance Z -1 ≈ 10 Ω is observed in a coaxial relativistic backward-wave tube [7] for the -1 harmonic of the TEM wave for the short (≈30 T) oscillation stabilization time characteristic of the given type of oscillators.…”

Section: Short Communicationsmentioning

confidence: 60%

On reduction of transient process duration in a relativistic Cherenkov microwave oscillator without a guiding magnetic field

Totmeninov

Klimov

2016

Tech. Phys.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Coupling impedance Z 0 of a continuous relativistic electron beam with the fundamental harmonic of the TM 01 wave slowed down to the speed of light in a slow-wave structure (SWS) based on a hollow corrugated waveguide is estimated analytically and using the program based on the scattering matrix method. It is shown that Z 0 in relativistic Cherenkov microwave oscillators without a guiding magnetic field realized in earlier experiments with the given type of interaction amounts to about 6-7 Ω, which is several times higher than the coupled impedances averaged over the SWS cross section for -1 and +1 spatial harmonics of the operating wave and can be increased in future to values exceeding 10 Ω due to a decrease in the average SWS diameter in admissible limits. In numerical simulation using the KARAT code, the possibility of reduction of the time of stabilization of oscillations of the Cherenkov microwave oscillator without a guiding magnetic field by 1.5 times is demonstrated.

show abstract

Section: Short Communicationsmentioning

confidence: 60%

On reduction of transient process duration in a relativistic Cherenkov microwave oscillator without a guiding magnetic field

Totmeninov

Klimov

2016

Tech. Phys.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Однако в процессе экспериментальных исследований КРЛОВ был выявлен ряд недостатков данной схемы: сложная система крепле-ния и юстировки центрального проводника коаксиальной линии (нарушение юстировки приводит к возбуждению конкурирующих несимметричных колебаний), необходи-мость использования сильных ведущих магнитных полей для транспортировки электронного пучка [1]. Короткое время переходного процесса также достигается в гене-раторах на основе виртуального катода [2].…”

Section: Introductionunclassified

О сокращении длительности переходного процесса генерации в релятивистском генераторе бегущей волны диапазона 2.4 GHz на основе полой замедляющей системы

Тотьменинов¹,

Климов²,

Конев³

et al. 2018

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

Численно и экспериментально продемонстрировано уменьшение длительности переходного процесса генерации в релятивистском СВЧ генераторе бегущей волны, в котором взаимодействие осуществляется между релятивистским электронным пучком и основной гармоникой попутной электромагнитной волны, замедленной до скорости света в полой замедляющей системе. Показано, что в данном режиме достигается высокое сопротивление связи пучка с волной вплоть до ≈ 10 , что обеспечивает сокращение переходного процесса. В эксперименте получена пиковая мощность микроволновой генерации 210 ± 40 MW на часто-те 2.45 GHz в ведущем магнитном поле 0.16 Т. Эффективность генератора по преобразованию мощности электронного пучка в электромагнитное излучение составила 17 ± 3%. При длительности импульса тока пучка около 50 ns длительность микроволнового импульса составила около 20 ns, а время переходного процесса около 22 ns. ВведениеТипичное время установления СВЧ колебаний в ре-лятивистских черенковских СВЧ генераторах на ос-нове полых замедляющих систем, например в лампе обратной волны (ЛОВ), составляет около 100T , где T -период колебаний. Это обстоятельство требует достаточной длительности импульса тока пучка, что сужает круг импульсных высоковольтных источников, которые могут быть использованы для питания данных генераторов, а также создает трудности при их про-движении в более низкочастотный диапазон. Известно, что принципиальное значение для возможности возбуж-дения черенковских генераторов имеет сопротивление связи (Z) электронного пучка с синхронной гармоникой, которое, в частности, определяет время установления СВЧ колебаний (длительность переходного процесса). Так, например, в релятивистской лампе обратной волны на основе коаксиального волновода (КРЛОВ) расчет-ное время раскачки колебаний составляло ≈ 30T , для частоты генерации 1.25 GHz при сопротивлении связи электронного пучка с синхронной " −1" гармоникой волны TEM около Z 1 ≈ 10[1]. Однако в процессе экспериментальных исследований КРЛОВ был выявлен ряд недостатков данной схемы: сложная система крепле-ния и юстировки центрального проводника коаксиальной линии (нарушение юстировки приводит к возбуждению конкурирующих несимметричных колебаний), необходи-мость использования сильных ведущих магнитных полей для транспортировки электронного пучка [1]. Короткое время переходного процесса также достигается в гене-раторах на основе виртуального катода [2]. Однако эф-фективность этих приборов невелика, и наличие анодной сетки, постепенно разрушающейся под действием потока электронов, существенно ограничивает возможность их практической эксплуатации в длительных импульсно-периодических режимах.Механизм, в котором предварительно промодулиро-ванный электронный пучок взаимодействует с основной гармоникой попутной волны, фазовая скорость которой замедлена в полой замедляющей системе (ЗС) до скоро-сти света, был предложен и реализован в работах [3,4]. Было показано [5], что в этом случае также достигается сильная (величина Z может доходить до ≈ 10 ) связь электронного пучка с электромагнитной волной и со...

show abstract

“…In a frequency range of 1-2 GHz, it is worthwhile to use the RBWO construction based on a coaxial delay system (CRBWO) [7]. This is caused by the small dimensions of the electrodynamic system of the gen erator (D/λ < 1, L = 1.5λ, where D and L are the aver age diameter and length of the delay system, λ is the wavelength of radiation) and short time of the transi tion process.…”

mentioning

confidence: 99%

“…Backward wave reflection and prelimi nary modulation of the electron beam were carried out in the region of modulating reflector. The coupling resistance was Z = 10 Ω [7]. A transformer of a trans verse electromagnetic wave (TEM) into a TE 11 wave of round waveguide was used for the output of radiation.…”

mentioning

confidence: 99%

On the radiation phase stability of a relativistic coaxial backward-wave oscillator at decimeter wavelengths

et al. 2015

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

creating multichannel systems consisting of one type parallel devices excited by a common power supply. As a result, it is possible to obtain strong directional radiation with an increasing maximum density of power flux being proportional to N 2 , where N is the number of elements in the system. The possibility of obtaining a stable phase of micro wave radiation (from pulse to pulse) achieved at a suf ficiently rapid growth of voltage U(t) across the diode forming the beam has been proven in the case of a rel ativistic backward wave oscillator (RBWO) with an electrodynamic system based on a round corrugated wave guide [1]. This system operates in the mode of superhigh radiance at a carrying frequency of 3.7 GHz and a relatively short microwave pulse of 3 ns. Stability of the radiation phase was also observed in the RBWO experiments at frequencies of 10 [2, 3] and 37 GHz [4,5]. Special devices were used in these experiments in obtaining a sharper front of voltage pulse in order to satisfy the theoretical condition of phase stabilization [5,6] (1)where T is the period of high frequency oscillations and C = [eI 0 Z/(2mc 2 )] 1/3 is the generalized Pierce parameter. In the latter formula, I 0 is the amplitude of an electron beam current; Z is its connective resistance with synchronous harmonics of the operating wave; e and m are the electron charge and mass, respectively; and γ 0 is the relativistic factor relating to diode voltage amplitude U 0 . Temporal factor T U is determined through the maximal derivative at the front of the volt age pulse and its amplitude,When condition (1) is satisfied, the growth duration of the beam current determined analogously to (2) cer tainly has a lesser magnitude [5]. The spectral compo nents from the front of a current then have weakly vari able phases in the frequency band of interaction [6]. Therefore, condition (1) is necessary when obtaining a fixed initial phase (ϕ in = const) of the microwave radi ation pulse from one pulse to another. For excitation of parallel generators, this phase should be the same in each pulse. With allowance for possible frequency deviation δω (ω is the carrying frequency) during time τ m from pulse to pulse, it is necessary to satisfy the con ditions (3) where δϕ in is the initial phase instability [5]. Due to the relativistic energy dependence of the electron velocity at small variations of the amplitude of pulse voltage (δU 0 /U 0 < 1%), conditions (3) can be fulfilled if the shape of the pulse is reproduced quite stable.In contrast to [1][2][3][4][5], the main aim of this work is to verify the possibility of the phase stabilization of microwave radiation in experiments with a generator frequency of 1-2 GHz and pulse duration τ m = 100T and without making the voltage impulse front sharper. In a frequency range of 1-2 GHz, it is worthwhile to use the RBWO construction based on a coaxial delay system (CRBWO) [7]. This is caused by the small dimensions of the electrodynamic system of the gen erator (D/λ < 1, L = 1.5λ, where D and L are the aver age di...

show abstract

Mode selection in an S-band relativistic backward wave oscillator based on a coaxial waveguide

Cited by 12 publications

References 5 publications

On reduction of transient process duration in a relativistic Cherenkov microwave oscillator without a guiding magnetic field

On reduction of transient process duration in a relativistic Cherenkov microwave oscillator without a guiding magnetic field

О сокращении длительности переходного процесса генерации в релятивистском генераторе бегущей волны диапазона 2.4 GHz на основе полой замедляющей системы

On the radiation phase stability of a relativistic coaxial backward-wave oscillator at decimeter wavelengths

Contact Info

Product

Resources

About