Запропоновано самоузгоджену математичну модель магнетрона з вторинно-емісійним катодом, що працює на просторовій гармоніці. Модель призначено для дослідження перехідних і стаціонарних процесів. Описано характерні особливості моделювання ефектів просторового заряду, вторинної емісії, нелінійної взаємодії електронів з хвилею. Наведено зразки результатів моделювання, які ілюструють особливості роботи магнетронів на просторовій гармоніці у порівнянні зі звичайними. Описано мультистабільні стани магнетрона та запропоновано механізм їх утворення.

У процесі проектування та розробки приладів М-типу часто виникають проблеми, пов'язані з правильним вибором резонаторної системи. Наведено результати теоретичних досліджень впливу основних конструкційних параметрів на такі важливі характеристики резонаторної системи як зсув частот коливань, розділення між модами коливань і вплив на вищі смуги пропускання. Базуючись на графічному матеріалі, можна визначити вищезгадані характеристики та за їх допомогою оптимізувати резонаторну систему таких приладів.

При эксплуатации и разработке приборов М-типа часто возникают проблемы, связанные с правильным выбором резонаторной системы. Описаны результаты теоретических исследований влияния основных конструкционных параметров на такие важные характеристики резонаторной системы как сдвиг колебаний, разделение между видами колебаний и влияние на высшие полосы пропускания. Основываясь на графическом материале, можно определить вышеупомянутые характеристики и с их помощью оптимизировать резонаторную систему таких приборов.

When operating and developing M-type Devices the problem of the proper choice of the resonant system often arise. Results of theoretical inverstigations of the fundamental construction parameters influense on such inportant resonance perfomamces as frequency shift, mode separation and influence on higher band pass are discussed. Being based on the grafical material one can define the above mentioned characteristics and optimize the resonance system of such devices with their help.

Під час експлуатації приладів М-типу надто часто виникає проблема підвищеного рівня шуму. У статті наведено результати теоретичних досліджень параметрів іонних коливань, обумовлених наявністю залишкової атмосфери у даних приладах. На основі графічного матеріалу можна визначити частотні та амплітудні характеристики таких коливань, а також їх вплив на коливання у робочій смузі частот.

Запропоновано один з шляхів отримання додаткової інформації про неруйнівний контроль за якістю зразка, матеріалів і готових виробів. Додаткова інформація дозволяє попередити найбільш суттєві похибки й отримати недоступні раніше характеристики. Як приклад розглянуто можливість виміру характеристик двошарової діелектричної структури коаксіальним ємнісним датчиком.

Представлен один из вариантов получения дополнительной информации о неразрушающем контроле за качеством образца, материалов и готовых изделий. Дополнительная информация позволяет исключить наиболее существенные погрешности и определить недоступные ранее характеристики. В качестве примера рассмотрена возможность измерения характеристик двухслойной диэлектрической структуры коаксиальным емкостным датчиком.

The most available approach to the additional information derivation as the transmitter responses to a sample position modification is presented. The additional information allows to eliminate the most essential errors and define performance inaccessible before. The possibility to measure performances of two-layer dielectric structure with a coaxial capacitive transmitter is considered an example.

Розроблено частину структури САПР магнетронних приладів, до якої входять моделі для розрахунку гребінчастої, зустрічно-штирьової та сходової сповільнювальних систем. Виконано числовий експеримент, який дозволив розрахувати параметри сповільнювальних систем та їх вплив на процес взаємодії в амплітронному підсилювачі.

Разработана часть структуры САПР магнетронных приборов, включающая модели для расчета гребенчатой, встречно-штыревой и лестничной замедляющих систем. Выполнен численный эксперимент, который позволил рассчитать параметры замедляющих систем и их влияние на процесс взаимодействия в амплитронном усилителе.

A part of CAD structure for magnetron devices, which includes models for calculating the comb-type, interdigitated and ladder-type slowing systems, was calculated. The numerical experiment, allowing to calculate the slowing systems parameters and their influence on the process of interaction in the amplitude amplifier, was carried out.

Розглянуто проблему використання транзисторних високовольтних ключів для керування магнетронами з холодним вторинно-емісійним катодом. Оскільки параметри транзисторів і магнетронів нелінійно залежать від прикладених напруг, у мережах, до складу яких входять ці прилади, в імпульсному режимі роботи можуть виникати перехідні процеси, що спричиняють значні перенапруги. Такі процеси можуть суттєво вплинути на надійність радіопередавача, викликаючи пробій магнетрона й, особливо, високовольтних польових транзисторів. Для підвищення надійності та ефективності магнетронних передавачів розроблено математичну модель транзисторного модулятора для магнетрона з вторинно-емісійним катодом та досліджено динамічні характеристики розробленої моделі. Виділено три режими роботи магнетрона та вироблено рекомендації щодо вибору параметрів схеми модулятора для досягнення оптимального режиму магнетрона. Досліджено вплив паразитних елементів у мережах модулятора на його вихідні характеристики.

Розглянуто одне з найголовніших питань у галузі електроніки та електродинаміки НВЧ-проектування резонансних систем приладів М-типу із заздалегідь визначеними характеристиками, у тому числі встановлення гранично можливих відхилень (полів допусків) для розмірів сповільнюючої системи. Описано проектування резонансної системи магнетронів із подвійними в'язками та наведено дисперсійні характеристики таких приладів.

Запропоновано аналітичні вирази, які пов'язують верхню межу області існування виду коливань у магнітному полі з параметрами простору взаємодії та коливальної системи магнетрона. Наведено експериментальні результати.

Проаналізовано ідею використання в магнетроні режиму взаємодії електронного потоку з вищими просторовими гармоніками високочастотного поля. Запропоновано розрахункову методику оптимізації параметрів резонаторної системи. Показано, що за її оптимальних параметрів магнетрон на вищих просторових гармоніках може конкурувати з магнетроном на нижчих просторових гармоніках не pi-виду.

Перехід у магнетроні від режиму слабких магнітних полів до режиму нижчих просторових гармонік не pi-виду дозволяє у разі рівних інших умов створити більш сприятливі умови для зменшення довжини хвилі. Головним недоліком не pi-подібного магнетрона є обмеження області існування робочого виду коливань у магнітному полі. Показано, що заміна рівнорезонаторної системи на різнорезонаторну зменшує дію високовольтного конкурента і дозволяє принаймні в 1,5 раз підвищити ККД. магнетрона. Менший рівень втрат різнорезонаторної системи відкриває можливість для збільшення радіальних розмірів простору взаємодії, зменшення навантаження на катод і, як наслідок, збільшення довговічності магнетрона.

Приведены основы метода контролируемого анодного окисления ("анодной спектроскопии"), методики его применения, результаты исследований многослойных тонкопленочных структур. Получены и проанализированы профили анодирования структур, сформированных при осаждении пленок Nb и Al электронно-лучевым способом и магнетроном, с формированием барьерного оксида AlOx термическим окислением и в тлеющем разряде магнетрона. Продемонстрировано применение метода для контроля формирования наноструктурированных анодных пленок оксида алюминия. Показана плодотворность метода для экспресс-контроля тонкопленочных технологий.

The base of controlled anodic oxidation method ("anodization spectroscopy"), technics of using, investigation results for multilayered thin film structures are represented. The anodization profiles of structures manufactured by electron beam deposition and magnetron sputtering of Nb and Al films with AlOx barrier formed by thermal and magnetron plasma oxidation. Using of the method for monitoring of nanostructured anodic oxide films on aluminium is demonstrated. Possibilities of the method for express-control of thin film technologies are shown

Досліджено механізми електронно-хвильової взаємодії в багаторезонаторних магнетронах міліметрового діапазону. Проведено порівняння даних, отриманих за допомогою побудованої теоретичної моделі, із результатами експериментальних досліджень низки магнетронів. На основі результатів порівняння зроблено висновок про вірогідний механізм взаємодії електронних потоків та електромагнітних хвиль в експериментальних зразках багаторезонаторних магнетронів міліметрового діапазону в режимі високоорбітного та низькоорбітного дрейфово-орбітальних резонансів.

Исследованы механизмы электронно-волнового взаимодействия в многорезонаторных магнетронах миллиметрового диапазона волн. Проведено сравнение данных, полученных с помощью построенной теоретической модели, с результатами экспериментальных исследований ряда магнетронов. На основе результатов сравнения сделано заключение о вероятном механизме взаимодействия электронных потоков и электромагнитных волн в экспериментальных образцах многорезонаторных магнетронов миллиметрового диапазона в режиме высокоорбитного и низкоорбитного дрейфово-орбитального резонансов

The large-orbit and small-orbit regimes of M-type oscillator in the drift-orbital resonance mode are considered. The theoretical analysis of energy oscillator characteristics is made for each regimes. The comparison between experimental and theoretical data is fulfilled. Deductions concerning electron-wave interaction mechanism in millimeter-band magnetrons are proposed.

Освещены основы теории и проведен радиофизический практикум по технике и электронике СВЧ традиционных электровакуумных резонансных и нерезонансных приборов с длительным и кратковременным взаимодействием. Изложены основы теории электровакуумных приборов. Приведена теория отдельных приборов. Охарактеризованы клистрон, лампы бегущей и обратной волны, генератор дифракционного излучения, магнетрон. Проанализирована периодическая структура типа гребенки и волновода, представлена ее теория.

Зроблено огляд результатів досліджень імпульсних магнетронів із холодним вторинноемісійним катодом, які функціонують в міліметровому діапазоні хвиль, магнетронів з боковим катодом та коаксіальних магнетронів сантиметрового діапазону хвиль, що виконані в Інституті радіофізики та електроніки ім. О. Я. Усикова НАН України (ІРЕ НАНУ) в 1955 - 2005 рр. та в Радіоастрономічному інституті НАН України (РІ НАНУ) в 1985 - 2005 рр. Розглянуто особливості конструкцій магнетронів, режими їх роботи, енергетичні характеристики. Приведені параметри низки конструкцій магнетронів. Стисло описано результати теоретичних та експериментальних досліджень, а також використання магнетронів із холодним катодом. Показано, що використання холодних вторинноемісійних катодів дозволяє суттєво збільшити термін служби як магнетронів сантиметрового діапазону, так і магнетронів міліметрового діапазону, покращити їх енергетичні характеристики та розширити функціональні можливості. Показано, що в інтервалі частот 35 - 150 ГГц магнетронні генератори, які працюють на вищих просторових гармоніках електромагнітного поля не-виду коливань, мають параметри, які відповідають потребам практики.

Представлен обзор результатов исследований импульсных магнетронов с холодным вторично-эмиссионным катодом, работающих в миллиметровом диапазоне волн, магнетронов с боковым катодом и коаксиальных магнетронов сантиметрового диапазона волн, выполненных в Институте радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины (ИРЭ НАНУ) в 1955 - 2005 гг. и в Радиоастрономическом институте НАН Украины (РИ НАНУ) в 1985 - 2005 гг. Рассмотрены особенности конструкций магнетронов, режимы их работы, энергетические характеристики. Приведены параметры ряда конструкций магнетронов. Кратко описаны результаты теоретических и экспериментальных исследований, а также применения магнетронов с холодным катодом. Показано, что применение холодных вторичноэмиссионных катодов позволяет существенно увеличить срок службы, как магнетронов сантиметрового диапазона, так и магнетронов миллиметрового диапазона, улучшить их энергетические характеристики и расширить функциональные возможности. Показано, что в интервале частот 35 - 150 ГГц магнетронные генераторы, работающие на высших пространственных гармониках не-вида колебаний, имеют параметры, которые соответствуют требованиям практики.

A review is given of the findings of the investigations into the pulsed cold secondary-emission cathode magnetrons operating over the mm-wave band, side-cathode magnetrons and X-band coaxial magnetrons designed and developed at the A.Ya. Usikov Institute for Radiophysics and Electronics of the NAS of Ukraine (IRE NASU) in the period of 1955 through 2005 and at the Radioastronomical Institute of the NAS of Ukraine (RI NASU) in the period of 1985 through 2005. The distinctive features of the magnetrons' constructions, their operating modes, energy characteristics are presented. The parameters of magnetron constructions are cited. The results from theoretical and experimental studies and the applications of cold-cathode magnetrons are briefly described. It is shown that using the cold secondary-emission allows the service life of mm and submm-wave magnetrons to be substantially extended, their energy characteristics to be improved, and the functional capabilities to be increased. It is shown that over the frequency interval of 35 to 150 GHz the magnetron oscillators operating on higher space harmonics of non-mode oscillations have the parameters that meet the practical requirements.

Ключ. слова: электронные приборы, коаксиальный магнетрон на пространственных гармониках, двухмиллиметровый диапазон длин волн
Індекс рубрикатора НБУВ: З848.43

Рубрики:

Магнетронні радіопередавачі

Шифр НБУВ: Ж69398 Пошук видання у каталогах НБУВ 

З застосуванням растрового електронного мікроскопу та електроннозондового рентгенівського мікроаналізу проведено дослідження поверхні анодів і вторинно-емісійних катодів 3- та 8-міліметрових магнетронів після тривалих випробувань. Виявлено нерівномірно розподілені на поверхні ерозію та зміну складу. Описано можливі механізми, що викликають виявлені зміни. Одержані результати важливі для вирішення актуальної проблеми підвищення рівня надійності та повторюваності приладів, які застосовуються в найновіших НВЧ системах.

С применением растрового электронного микроскопа и электроннозондового рентгеновского микроанализа проведено исследование поверхности анодов и вторично-эмиссионных катодов 3- и 8-милиметровых магнетронов после длительных испытаний. Обнаружены неравномерно распределенные по поверхности эрозия и изменение состава. Описаны возможные механизмы, вызывающие обнаруженные изменения. Полученные результаты важны для решения актуальной проблемы повышения уровня надежности и повторяемости приборов, применяемых в новейших СВЧ системах.

A study of anode and secondary emission cathode surface of three-millimeter and eight-millimeter magnetrons was performed with scanning electron microscope and the electron probe X-ray microanalysis after long life tests. Nonequal surface erosion and change of surface composition were found. Possible mechanisms causing found changes has been described. The obtained results are important for solving of the essential problem of increasing of reliability and repeatability level of devices which are using in up-to-date microwave systems.

Ключ. слова: реактивное распыление, магнетрон, оптическое излучение плазмы, пленки TiN, пленки TiO2.
Індекс рубрикатора НБУВ: З848.43-01

Рубрики:

Магнетронні радіопередавачі

Шифр НБУВ: Ж14479 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наведено результати експериментів зі збудження електромагнітних коливань у магнетронах з холодним вторинно-емісійним катодом за допомогою зовнішнього НВЧ-сигналу. Досліджено умови збудження коливань у магнетронах 8-мм діапазону довжин хвиль із вихідною потужністю порядку 30 кВт залежності параметрів збуджувального сигналу. Показано, що збудження коливань можливе за умов рівнянь потужності зовнішнього сигналу близько 500 Вт у імпульсі.

Розроблено магнетрон на довжину хвилі 3 мм із ресурсом довговічності, що перевищує 6 000 год. Магнетрон має платиновий вторинноемісійний катод, осмований стартовий термо-катод і працює у режимі просторової гармоніки. Мініатюрний магніторозрядний насос, включений до складу приладу, забезпечує високий вакуум, що також сприяє одержанню високої довговічності.

Індекс рубрикатора НБУВ: З848.43-04-01

Рубрики:

Магнетронні радіопередавачі

Шифр НБУВ: Ж69398 Пошук видання у каталогах НБУВ