Саурова Т. А. Підсилювачі НВЧ О-типу з захватом електронних згустків полем електромагнітної хвилі

Дисертаційна робота присвячена моделюванню фізичних процесів і теоретичній розробці нових способів високоефективного підсилення в нерелятивістських автофазних приладах О-типу НВЧ діапазону, оптимізації підсилювальних режимів, що дозволяють поліпшити масогабаритні та експлуатаційні характеристики приладів. Розроблені математичні нелінійні моделі автофазної багатопроменевої лампи біжучої хвилі (ЛБХ) і автофазної ЛБХ (АЛБХ) з азимутально-несиметричною хвилею (надалі АЛБХ-Н) при підвищеному фокусуючому магнітному полі, при якому циклотронна частота більша за подвоєну кругову частоту сигналу. Математичні моделі багатопроменевої АЛБХ дозволили описати процес взаємодії електронних потоків з ВЧ полем сповільнюючої системи (СС) в багатопроменевій АЛБХ, оцінити ефективність приладу. Показано, що застосування автофазного режиму в багатопроменевій АЛБХ дозволяє істотно підвищити електронний ККД приладу в порівнянні з багатопроменевою ЛБХ. На основі запропонованих аналітичних нелінійних моделей за допомогою теорії Ляпунова про стійкість автономних і неавтономних систем диференціальних рівнянь визначені (для багатопроменевої АЛБХ вперше, а для АЛБХ-Н нові, відповідні підвищеному фокусуючому магнітному полю) умови стійкості захвату ВЧ полем електронних згустків з урахуванням поля об'ємного заряду для різних режимів зміни статичних полів і параметрів СС. Проведено оптимізацію механізму перетворення енергії електронних згустків в енергію електромагнітної хвилі в автофазному режимі з підвищенням погонного коефіцієнта підсилення приладу при збереженні високих значень електронного ККД: для досліджуваних модифікацій АЛБХ знайдені оптимальні законі профілювання підвищеного фокусуючого магнітного поля та фазової швидкості хвилі, реалізація яких в конструкції приладу дозволить у 1,3 - 2 рази скоротити довжину електродинамічної системи, і як наслідок, зменшити габарити і вагу приладу. На основі моделі стійкості захвату згустків розроблено і запатентовано спосіб підсилення, що дозволяє додатково підвищити ККД в модифікації ЛБХ з підвищеним фокусуючим магнітним полем при одночасному профілюванні магнітної індукції та фазової швидкості підсилюваної хвилі. На основі запропонованих аналітичних моделей для досліджуваних модифікацій АЛБХ розроблені методики спрощеного розрахунку їх основних характеристик у безрозмірних параметрах, що необхідні на етапі ескізного проектування приладів з метою скорочення термінів розробки, що досягаються за рахунок зменшення числа експериментальних макетів.