ШТЫРЕВАЯ ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА

Полезная модель относится к области конструирования замедляющих систем, предназначенных преимущественно для усилительных приборов прямой волны со скрещенными полями.
Известна замедляющая система, включающая ряд штырей, закороченных с обеих сторон боковыми стенками волновода с выступом, и не менее двух линейных проводников, расположенных параллельно боковым стенкам волновода и контактирующих со всеми штырями (SU №701397). В этой системе дисперсия снижается за счет смещения коротковолновой границы полосы пропускания в сторону высоких частот, так как на этой границе максимален эффект от введения проводников.
Расчеты и эксперименты показали, что для достижения заметного результата толщина проводников должна быть достаточно велика - несколько миллиметров в 10 - см диапазоне длин волн, а их влияние на дисперсионную характеристику существенно лишь в области высокой амплитуды ВЧ поля, а именно, на расстояниях 0,2-0,25 длины штыря от боковых стенок волновода. При этом эффективная высота системы уменьшается из-за сильного снижения ВЧ поля над проводниками, тем большего, чем ближе к коротковолновой границе размещена полоса рабочих частот и чем толще сами проводники. Введение в упомянутую замедляющую систему других проводников, вносящих индуктивность параллельно упомянутым линейным проводникам, что позволило бы уменьшить их толщину и, соответственно, выкорачивание ВЧ поля, невозможно из-за отсутствия подходящего места.
Ближайшим прототипом предлагаемой полезной модели является замедляющая система штыревого типа, включающая ряд штырей, закороченных с обеих сторон боковыми стенками волновода с выступом, размещенным напротив центральной части штырей и снабженным поперечными пазами, в которые введены пластины, укрепленные на штырях (SU №442750). В известной замедляющей системе снижение дисперсии в области фазовых сдвигов, превышающих 90°, достигается увеличением емкости центральной части штырей на выступ за счет увеличения глубины пазов или уменьшением зазора между пластинами и стенками пазов. Это неизбежно ведет к
снижению сопротивления связи системы, так как во всех соотношениях для расчета сопротивления связи емкость входит в знаменатель.
Техническая задача заключается в смещении рабочей полосы частот системы в область фазовых сдвигов, превышающих 90°, при увеличенном сопротивлении связи без существенного снижения эффективной высоты пространства взаимодействия.
Технический результат заключается в обеспечении требуемого параметра дисперсии при пониженных требованиях к величине емкости системы пластина - стенка паза и уменьшенной толщине проводников. Сущность полезной модели заключается в том, что в замедляющую систему штыревого типа, включающую ряд штырей, закороченных с обеих сторон боковыми стенками волновода с выступом, размещенным напротив центральной части штырей и снабженным поперечными пазами, в которые введены пластины, укрепленные на штырях, введены две пары проводников. Проводники каждой пары размещены симметрично относительно продольной оси системы, причем первая пара контактирует со всеми штырями на расстоянии от боковых стенок, составляющем 0,1-0,2 длины штыря, вторая пара соединяет пластины. Кроме того, размер пластин вдоль штырей превышает ширину выступа или в стенках пазов выполнены проточки, в которые с зазором введены проводники второй пары.
На фиг.1 и 2 представлены два варианта предлагаемой замедляющей системы в поперечном сечении, проведенном через зазор между штырями. Замедляющая система, представленная на фиг.1, содержит штыри 1, волновод 2 с боковыми стенками 3 и выступом 4, пазы 5 выступа 4, пластины 6 на штырях 1, пару проводников 7, закорачивающих штыри 1, и пару проводников 8, закорачивающих пластины 6 на удаленных от штырей 1 краях пластин. Проводники 7 установлены на расстоянии 0,1-0,2 длины штыря от боковых стенок 3 волновода 2. Размер пластин 6 вдоль штыря 1 превышает ширину выступа 4 волновода 2 на величину, гарантирующую с запасом отсутствие замыкания проводников 8 на стенки пазов 5.
Замедляющая система, представленная на фиг.2, содержит пластины 6 размером вдоль штырей 1, не превышающим ширину выступа 4, а в стенках пазов 5 выполнены проточки 9, в которых размещены проводники 8 с зазором относительно стенок пазов 5 выступа 4.
Устройство работает следующим образом.
Проводники 7 и 8 в штыревой замедляющей системе смещают коротковолновую границу полосы пропускания системы в область высоких частот, так как эффект их наличия проявляется тем сильнее, чем больше величина фазового сдвига на период системы, как и в аналоге. Введение в замедляющую систему прототипа линейных
проводников 7 соединяющих штыри 1, и проводников 8, соединяющих пластины 6, позволяет ослабить требования к величине емкости, образуемой пластинами 6 и стенками пазов 5, и тем самым избежать недопустимого снижения сопротивления связи системы.
В то же время индуктивности обеих пар проводников, суммируясь по правилу сложения параллельных сопротивлений, образуют суммарную индуктивность, меньшую индуктивности каждой пары в отдельности, что означает меньшую толщину этих проводников. Например, если удаление проводников 8 от штырей 1, удаление проводников 7 от плоскостей А и Б, проходящих через торцы пластин 6, и толщины всех проводников выбирают таким образом, чтобы индуктивности всех проводников, пересчитанные к точкам контакта штырей 1 с пластинами 6 в плоскостях А и Б, были приблизительно равны, то толщина проводников 7 может быть сделана вдвое меньшей, чем в аналоге, при том же влиянии на дисперсию системы. Поэтому уменьшение ВЧ поля в месте размещения проводников 7 оказывается существенно меньшим и эффективная высота пространства взаимодействия прибора, использующего такую систему, уменьшается незначительно.
Области пространства взаимодействия, смежные с концами штырей 1, обычно не используются из-за низкой эффективности процесса взаимодействия электронного потока ВЧ полями малой амплитуды. Как правило, высоту пространства взаимодействия ограничивают размером, составляющим величину около 0,7 длины штыря.
Поэтому, размещение проводников 7 на удалении от боковых стенок 3, большем 0,2 длины штыря, нецелесообразно даже с учетом слабого их влияния на величину ВЧ поля, а при удалении, меньшем 0,1, эффект от их введения становится малозаметным из-за низкой величины исходного ВЧ поля на таком расстоянии от боковых стенок 3.
Таким образом, введение двух пар проводников, соединяющих штыри 1 (проводники 7) и пластины (проводники 8) и представляющих собой параллельно включенные индуктивные сопротивления, позволяет обеспечить требуемую величину вносимой индуктивности при уменьшенной толщине (увеличенной индуктивности) проводников в каждой паре с соответствующим снижением негативного влияния проводников 7 на величину ВЧ поля. Одновременно с этим, благодаря пониженной емкости в системе, пластина 6 - стенка паза 5 сопротивлении связи по отношению к прототипу увеличено, а требуемая дисперсия может быть обеспечена за счет совместного влияния этой емкости и индуктивности проводников 7 и 8.