Монотрон. Условия самовозбуждения.

Изобретение относится к области электронной техники, в частности к электровакуумным генераторным устройствам пролетного типа, а именно к монотронам, в которых взаимодействие электронного потока с СВЧ-полем и отбор энергии совмещены в одном резонаторе. Мощный СВЧ-генератор монотронного типа содержит катодную систему, последовательно расположенные объемный резонатор цилиндрической формы с отверстиями в боковых крышках для пролета электронного потока, коллекторную систему, коаксиальное устройство связи с внешней нагрузкой, магнитную фокусирующую систему, расположенную по окружности объемного резонатора, отличается тем, что боковые крышки объемного резонатора, снабженные пролетными трубами с пролетными отверстиями, соединены между собой дополнительно введенным центральным опорным стержнем, расположенным по продольной оси объемного резонатора, на котором на равном расстоянии от боковых крышек закреплены две боковые диафрагмы, снабженные пролетными втулками с пролетными отверстиями, коаксиально расположенными относительно центрального опорного стержня, между этими двумя диафрагмами установлена центральная диафрагма, закрепленная на внешней цилиндрической поверхности объемного резонатора, также снабженная пролетными втулками с пролетными отверстиями, так что между торцами этих втулок и торцами пролетных труб образованы четыре, равных по длине, высокочастотных зазора. Технический результат - повышение КПД и выходной мощности генератора.

Для работы монотрона в качестве автогенератора необходимо выполнение амплитудного условия самовозбуждения:

G_в+G_кон+G_е=0,

где G_в - проводимость нагрузки, внесенная в объемный резонатор, через идеальный трансформатор, не имеющий потерь, G_в>0;

С_кон - проводимость объемного резонатора, определяемая собственными потерями, G _кон>0;

G_e - электронная проводимость, вносимая модулированным электронным потоком в объемный резонатор, G_e<0.

При G_e<0 энергия, поглощаемая электронным потоком, становится отрицательной и этому соответствует отдача энергии от электронного потока во внешнюю цепь зазора. В этом режиме объемный резонатор, пронизываемый немодулированным электронным потоком, может быть использован в качестве генератора СВЧ-колебаний.

Относительная активная составляющая электронной проводимости Ge/G₀ для четырехзазорного объемного резонатора на синфазном виде колебаний имеет отрицательное значение, что способствует возникновению СВЧ-колебаний в СВЧ-генераторе. Для четырехзазорного объемного резонатора величина Ge/G₀ по модулю больше по сравнению с Ge/G₀ для одно- и двухзазорного объемного резонатора, что значительно облегчает условия самовозбуждения