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%.
| Параметры | Выходные характеристики | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Центральная частота, ГГц | 35 | 34,9 | 35,1 | 93,2 | 93,2 | 91,6 |
| Гармоника гирочастоты | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 |
| Выходная мощность, кВт | 750 | 200 | 260 | 300 | 100 | 2,5 |
| Коэффициент усиления, дБ | 20 | 22 | 17 | 25 | 30 | 32 |
| Мгновенная полоса усиления, ГГц | 0,24 | 0,6 | 0,035 | 0,4 | 0,92 | 0,33 |
| КПД, % | 24 | 33 | 18 | 26 | 30 | 25 |
| Длительность импульса, мкс | 100 | 10 | 100 | 100 | 100 | Непрерывный режим |
| Изготовитель | ИПФ/Торий | NRL* | ИПФ | ИПФ | NRL/ 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).
