Гирорезонансные усилители

Наряду с гиротроном в ИПФ была предложена и доведена до высокого технического уровня усилительная разновидность гироприборов – гироклистрон, по своему принципу действия аналогичный обычным клистронам с прямолинейными пучками. В гироклистроне электроны винтового пучка, получив во входном резонаторе модуляцию по энергиям под действием внешнего сигнала, группируются в азимутальные сгустки в пространстве дрейфа, свободном от СВЧ-поля, а затем эти сгустки возбуждают выходной резонатор. Мощные гироклистроны, разработанные в ИПФ (И. И. Антаков, Е. В. Соколов, Е. В. Засыпкин, И. Г. Гачев), обеспечивают импульсную выходную мощность 0,7 МВт на частоте 35 ГГц и до 0,4 МВт на частоте 95 ГГц при коэффициенте усиления до 30 дБ, электронном КПД до 30% в полосе до 0,5%.

Гироклистроны для радиолокационных систем
ПараметрыВыходные характеристики
Центральная частота, ГГц3534,935,193,293,291,6
Гармоника гирочастоты112111
Выходная мощность, кВт7502002603001002,5
Коэффициент усиления, дБ202217253032
Мгновенная полоса усиления, ГГц0,240,60,0350,40,920,33
КПД, %243318263025
Длительность импульса, мкс10010100100100Непрерывный режим
ИзготовительИПФ/ТорийNRL*ИПФИПФNRL/ CPI**ГИКОМ

* NRL – Naval Research Laboratory, США
** CPI – Communication and Power Industries, США

Для использования в международном проекте электронно-позитронного коллайдера CLIC (ЦЕРН, Швейцария) в ИПФ ведется разработка релятивистского гироклистрона с выходной мощностью 1 МВт и рабочей частотой 30 ГГц при длительности импульса 1 мкс. Оригинальные решения в конструкции прибора и первые успешные эксперименты дают уверенность в достижении цели.

В ИПФ РАН предложена концепция гиро-ЛБВ, основанная на использовании волноводов с винтовой гофрировкой поверхности, в рамках которой возможна реализация гораздо более широкой, чем у гироклистронов, полосы усиления. На основе этой концепции создана уникальная гиро-ЛБВ, предназначенная для работы в импульсно-периодическом режиме с высоким (до 15 кВт) уровнем средней мощности. Получена импульсная выходная мощность до 160 кВт на частоте около 34 ГГц при рекордной ширине полосы (более 2 ГГц) и коэффициенте усиления около 20 дБ. Гиро-ЛБВ работает на второй гармонике циклотронной частоты и не требует введения дополнительных поглотителей при умеренном коэффициенте усиления, что определяет их большую привлекательность для приложений (С. В. Самсонов, Г. Г. Денисов, И. Г. Гачев).

Мощная широкополосная гиро-ЛБВ 8-миллиметрового диапазона длин волн
Непрерывная гиро-ЛОВ с плавной перестройкой частоты генерации