Научный архив: статьи

Плазменный релятивистский СВЧ-генератор (ПРГ) позволяет получать излучение в диапазоне частот от 2 до 25 ГГц с мощностью 50–100 МВт. Актуальной задачей исследования ПРГ является оптимизация характеристик выходного тракта. При выведении мощного излучения ПРГ в пространство необходимо преобразование волны ТЕМ01 в волну H11 или Н10. Для этого в выходном тракте ПРГ используется преобразователь мод. В данной работе предложена новая конструкция преобразователя волны типа ТЕМ01 в волну типа H11. Была построена модель предложенного преобразователя. По результатам численного моделирования получены значения коэффициента передачи S21 и коэффициента преобразования мод. Показано, что новая конструкция преобразователя имеет улучшенные коэффициенты передачи и преобразования мод в области частот 10–16 ГГц по сравнению с используемой в настоящее время.

Рассмотрены особенности экспериментальной работы плазменного релятивистского СВЧ-генератора (ПРГ) Sinus 550-80 при разных значениях концентрации плазмы. Рассмотрены два значения концентрации плазмы, при которых центральные частоты выходного СВЧ-излучения ПРГ были равны 5.1 ГГц и 11.5 ГГц. Численное моделирование демонстрирует снижение концентрации электронов плазмы в результате действия заряда релятивистского электронного пучка (РЭП) при черенковском взаимодействии и возникновение “ионного фона” в течение импульса ПРГ. При низких концентрациях плазмы это может приводить к изменению условий СВЧ-генерации – сопровождаться не только изменением широкополосного излучения на узкополосное, но и снижением мощности излучения. В то же время при больших значениях концентрации плазмы при генерации СВЧ-излучении на высоких частотах средняя амплитуда электрического поля волны практически не меняется в течение импульса РЭП, а излучение остается широкополосным. Анализ результатов экспериментов и численного моделирования подкреплен оценками линейной теории, доказывающей, что при более высоких значениях концентрации плазмы ПРГ работает более устойчиво.