УДК 621.385.623.2
ДИОДНЫЙ АВТОГЕНЕРАТОР ПЛОСКОЙ КОНСТРУКЦИИ
В. К. Федяев, д.т.н., профессор кафедры ЭП РГРТУ, Рязань, Россия;
orcid.org/0000-0003-2452-5146, e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Н. М. Маранкин, магистрант РГРТУ, Рязань, Россия;
orcid.org/0000-0002-4236-0923, e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Дан краткий обзор публикаций по однорезонаторным микроволновым автогенераторам прямопролетного типа (диод, монотрон, двухзазорный резонатор в режимах генерации). Целью работы является исследование численным моделированием процессов взаимодействия и электронного коэффициента полезного действия (КПД) диодного автогенератора (диотрона) плоской конструкции в различных режимах, включая режим с отсечкой катодного тока. На основе модели электронного потока из крупных частиц и решения уравнений движения частиц методом Рунге – Кутты третьего порядка разработаны методики расчета электронного КПД энергетическим методом и расчета формы импульсов конвекционного тока с использованием закона сохранения заряда. Показано, что в результате скоростной модуляции под действием переменного напряжения формируются сгустки электронов, которые при определенных углах пролета попадают в отрицательные полупериоды переменного напряжения, образуются зоны генерации. Без отсечки катодного тока в случае равенства зарядов частиц (электроны вводятся в высокочастотный зазор с внешнего катода или катод диода работает в режиме насыщения) значения КПД в центре зон составили 12 % для первой зоны, 8,3 % для второй и 6,1 % для третьей при углах пролета соответственно 4,8 рад, 9 рад и 13,3 рад. В случае зависимости заряда частиц от фазы переменного напряжения максимальные КПД уменьшаются и составляют 2,4 % для первой зоны, 5,3 % для второй и 4,3 % для третьей. Уменьшение в основном связано с тем, что центр исходного сгустка, сформированного на катоде, и центр сгустка, формируемого за счет последующего группирования, сдвинуты по фазе на 0,5∏. Режим с отсечкой катодного тока не дал ожидаемого увеличения КПД, как в клистроде, работающем в этом режиме.
Ключевые слова: СВЧ автогенератор, КПД, диод, диотрон, зазор, зона генерации, конвекционный ток, режим насыщения, режим пространственного заряда, режим с отсечкой катодного тока.