Совершенствование методик расчёта и экспериментальных исследований узлов многолучевых клистронов и широкополосных ЛБВ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.02, кандидат наук Золотых, Дмитрий Николаевич

• Золотых, Дмитрий Николаевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Золотых, Дмитрий Николаевич

Оглавление

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Применение универсального программного обеспечения для

решения инженерных задач СВЧ электроники

1.1.1. Задачи согласования и расчёта коэффициента отражения

1.1.2. Задачи проектирования зондовых устройств для

измерения электродинамических характеристик СВЧ узлов

1.2. Особенности определения резонансных частот

промежуточных резонаторов клистрона в динамическом режиме

1.3. Выводы. Постановка задачи исследования

Глава 2. Методика определения резонансных частот промежуточных

резонаторов клистрона

2.1. Особенности настройки резонаторов клистрона

для получения требуемой АЧХ

2.2. Методика расчёта резонансных частот резонаторов клистронов

2.3 Алгоритм расчётно-экспериментального определения

значений резонансных частот промежуточных резонаторов

2.4. Выводы

Глава 3. Разработка численно-аналитической методики проектирования

и исследование петлевого зонда, обладающего малым

возмущением электромагнитного поля резонатора клистрона

3.1. Особенности измерений резонансных частот промежуточных резонаторов при помощи щелевого зонда

3.2. Методика расчёта петлевого зонда

3.2.1 Выбор конструкции зонда

3.2.2 Расчёт импеданса петли связи в поле резонатора

3.2.3 Расчёт петлевого зонда для измерения электродинамических характеристик резонаторов многолучевого клистрона Ки-диапазона

3.3. Выводы

Глава 4. Разработка численно-аналитической методики расчёта коэффициента отражения в области сопряжения

«волновод-замедляющая система»

4.1 Особенности применения современного программного обеспечения для расчёта коэффициента отражения в узлах сопряжения ввода/вывода энергии и замедляющей системы

4.2 Теоретические основы методики расчёта коэффициента отражения

4.3 Особенности применения методики для ЛБВ с замедляющей системой спирального типа и с коаксиальным вводом энергии

4.4 Результаты моделирования входных секций ЛБВ Х-диапазона

и К-Ка-диапазона с замедляющими системами спирального типа

4.5 Выводы

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование методик расчёта и экспериментальных исследований узлов многолучевых клистронов и широкополосных ЛБВ»

Введение

На сегодняшний день перспективы развития вакуумных усилителей СВЧ диапазона достаточно точно определены. Особенно явно это выражается в различных исследовательских программах, разработанных и реализующихся за рубежом [1]-[3]. Основной целью разработок является расширение полосы усиливаемых частот и продвижение в более высокочастотную область — коротковолновый миллиметровый и терагерцовый диапазон. В нашей стране также ведутся разработки перспективных ЛБВ и усилителей клистронного типа.

В работе [4] рассмотрены принципы построения и выходные характеристики мощных многолучевых ЛБВ на цепочках связанных многозазорных резонаторов для бортовых радиолокационных и телекоммуникационных систем коротковолновой части миллиметрового диапазона волн. В [5] и [6] обсуждаются возможности развития наиболее перспективной разновидности усилителей клистронного типа - многолучевых клистронов.

Одна из причин такого интенсивного развития вакуумной электроники связана с развитием технологий электронно-вычислительных машин и универсального программного обеспечения (ПО). Уровень развития современного программного обеспечения позволяет решать сложнейшие инженерные задачи из разных областей физики. Существует целый ряд программ, способных численно решать уравнения Максвелла для замкнутых и открытых областей с учётом множества различных параметров и характеристик, описывающих реальный объект.

Точность расчёта электродинамических систем становится сопоставимой с точностью натурного эксперимента, что позволяет отказываться от оптимизации разрабатываемого устройства путём макетирования. Кроме того, современные программные комплексы способны решать так называемые задачи «транзиентного» анализа. Проектируемое устройство анализируется не только по

электродинамическим характеристикам, но и по тепловым и механическим, а также проводится анализ взаимного влияния этих характеристик друг на друга.

Таким образом, современное программное обеспечение способно анализировать модель устройства комплексно, учитывая максимальное количество факторов влияния и их зависимость друг от друга.

Степень разработанности. Однако такие возможности универсального программного обеспечения не всегда легко реализуемы. По мере усложнения модели и увеличения количества влияющих на решение внешних факторов (таких как тепловой нагрев, изменение геометрических размеров элементов конструкции и т.п.), существенно увеличиваются требования к размеру оперативной памяти и быстродействию электронной вычислительной машины.

Так как при разработке нового устройства практически всегда проводится оптимизация конструкции, то прямое применение универсального программного обеспечения может приводить либо к неоправданно большим временным затратам, либо к нехватке ресурсов электронно-вычислительной машины. В таких случаях выходом является компромиссное решение между точностью вычислений и быстродействием.

Компромисс заключается в объединении вычислительных возможностей современного универсального программного обеспечения с относительной простотой аналитических решений для некоторых элементов разрабатываемого СВЧ узла или системы в целом. Наибольшее распространение получили два подхода к реализации такого симбиоза.

Первый из них предполагает замену некоторых элементов СВЧ узла на математические абстракции, например, замена реального проводника с током на проводник с бесконечно малым поперечным сечением (линейный ток).

Второй подход обусловлен использованием универсального программного обеспечения как инструмента для расчёта электродинамических, электрических и магнитных характеристик элементов СВЧ узла, в то время как расчёт характеристик узла в целом проводится по аналитическим соотношениям.

Хорошим примером является метод эквивалентных схем. Вычисление индуктивностей, емкостей и сопротивлений сосредоточенных элементов проводится при помощи универсального программного обеспечения, в то время как СВЧ узел описывается аналитически.

Такой подход на сегодняшний день оказывается самым рациональным, так как обеспечивает возможность оптимизации без существенных машинных и временных затрат с минимальными потерями точности. Аналитические решения для волноведущих, замедляющих и резонансных систем СВЧ, активно разрабатывали многие как отечественные (Вайнштейн JI.A., Григорьев А.Д., Каценеленбаум Б.З., Сивяков Б.К., Силин Р.А., Солнцев В.А., Тараненко З.И., Трубецков Д.И., Шевчик В.Н., Царёв В.А. и др.), так и зарубежные учёные (Харрингтон Р.Ф., Альтман Дж.Л. и др.). Определённые успехи достигнуты в применении разработанных аналитических методов совместно с использованием современного программного обеспечения. Особенно интенсивно ведутся работы по расширению полосы пропускания замедляющих систем и оптимизации согласования входных/выходных волноводных трактов и замедляющих систем (ЗС) ЛБВ как спирального типа, так и ЗС на основе цепочки связанных резонаторов.

Проблема широкополосного согласования заключается не только в алгоритмах оптимизации конструкции согласующего перехода между волноводным трактом и регулярной частью ЗС, но и в адекватной методике расчёта коэффициента отражения для такого узла. Учитывая то, что решением этой проблемы (в контексте применения универсального программного обеспечения) учёные занимаются относительно недавно (начиная с 2000-х), то о степени проработанности данного вопроса можно судить по периодическим публикациям. Можно выделить ряд работ отечественных и зарубежных авторов (Комаров Д.А., L. Kumar), в которых достигнута практически пригодная точность расчётов коэффициента отражения в области согласования входного волноводного тракта и замедляющих систем спирального типа и ЦСР.

Менее проработанной является проблема расчёта зондовых устройств для настройки резонаторов клистронов (измерение резонансных частот, распределения поля) при помощи универсального программного обеспечения, хотя она заслуживает большего внимания, особенно при настройке резонаторных систем пролётных клистронов коротковолнового сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн. Отчасти это объясняется тем, что зондовые устройства изготавливаются в единичных экземплярах для производственных нужд и при их разработке применяются чисто аналитические методы расчёта.

Однако для сантиметрового и миллиметрового диапазонов точность таких подходов перестаёт удовлетворять, т.к. зонд вносит существенную погрешность в измерения. Это требует повышения точности при проектировании зонда, что возможно достигнуть применением универсального современного программного обеспечения.

Следует отметить, что зондовые устройства для измерения электродинамических характеристик (резонансная частота, добротность) и настройки резонаторов клистронов, используются при проведении «холодных» измерений, т.е. в отсутствие электронного потока. Измерения производятся путём введения зонда в полость резонатора через технологическое отверстие в одной из его стенок, т.е. измерения производятся на негерметичном, не откачанном приборе. Очевидно, что на готовом приборе зондовым методом уже невозможно проводить измерения в силу отсутствия доступа к промежуточным резонаторам прибора. Однако потребность в определении резонансных частот на готовом приборе есть. Причина - уход резонансных частот в процессе пайки резонаторного блока. В этом случае определение собственных частот становится возможным только на работающем приборе и, следовательно, становится задачей нетривиальной, решение которой проистекает из знания механизмов взаимодействия электронного потока с электрической компонентой поля резонатора.

Известны способы определения резонансных частот промежуточных резонаторов либо по спектру выходного сигнала при условии подачи на вход сигнала определённого спектрального состава (Зазнобин Е.С., Петров Д.М.), либо при помощи подстройки резонаторов в динамическом режиме (Артюк И.Г., Абанович С.А.). Однако обе эти методики имеют как достоинства, так и недостатки, поэтому вопрос измерения резонансных частот промежуточных резонаторов должен решаться исходя из реальных условий производства и специфики настраиваемого клистрона.

Можно заключить, что на сегодняшний день, несмотря на успехи в решении электродинамических задач при помощи универсального программного обеспечения, остаётся потребность в разработке и развитии инженерных методов расчёта, объединяющих в себе точность расчётов современного ПО и быстроту решения аналитических моделей. Разрабатываемые методики расчёта и экспериментальных измерений требуют адаптации к условиям поточного

производства и решения прикладных инженерных задач оптимизации.

I

Актуальность поставленной темы диссертационной работы заключается в нескольких аспектах тенденций развития современной вакуумной СВЧ электроники и возможностей универсального программного обеспечения. Прежде всего, растущие требования к увеличению рабочей полосы частот и выходной мощности приборов клистронного типа стимулируют развитие алгоритмов оптимизации расстроек резонаторов клистрона с целью получения требуемого отношения выходной мощности и полосы усиливаемых частот. Знание собственных частот резонаторов после сборки и герметизации клистрона значительно облегчают его дальнейшую настройку и получение требуемой АЧХ. Поэтому возникает потребность в разработке методик определения резонансных частот промежуточных резонаторов, адаптированных под особенности производства и клистрона в целом.

Продвижение рабочих частот серийных клистронов в коротковолновый миллиметровый диапазон длин волн накладывает более жёсткие требования к

возмущающим методам измерения собственных частот и к предварительной настройке резонаторов. Современная измерительная аппаратура комплектуется стандартными соединительными устройствами, что приводит к необходимости самостоятельной разработки зондовых устройств для определения добротностей и резонансных частот, а также разработки узлов согласования зондовых устройств с измерительной аппаратурой. Это вызывает необходимость разработки методик расчёта зондовых устройств для «холодных» измерений.

Высокий уровень развития современного универсального программного обеспечения позволяет решать многие задачи ВЧ электродинамики. Однако, если в рассматриваемой модели имеются несоизмеримые линейные размеры элементов, решение требует больших вычислительных и временных ресурсов. Существуют волноведущие системы со сложной геометрией, поперечное сечение которых не образует поверхность равного импеданса, а следовательно, затруднительно программно задать импедансную поверхность, обеспечивающую приемлемое согласование в требуемом диапазоне частот. В таких случаях актуально применение различных моделей, позволяющих нивелировать указанные ограничения.

Объектом исследования являются зондовые устройства с петлёй связи (применяемые для измерения электродинамических характеристик резонаторов клистронов), резонансные системы клистронов, согласующие устройства волноведущих трактов и замедляющих систем усилительных ЛБВ, а также математические модели перечисленных устройств и взаимодействия электронного потока с электромагнитными полями (ЭМП) резонаторов клистрона.

Целью диссертационной работы является разработка математических моделей и практических методик определения резонансных частот промежуточных резонаторов клистрона, расчёта зондовых устройств с петлёй связи, предназначенных для измерения электродинамических характеристик резонаторов клистронов, а также разработка математических моделей и

практических методик расчёта устройств широкополосного согласования ввода/вывода энергии и замедляющих систем ЛБВ.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие научные и практические задачи:

1. Изучения и анализа преимуществ и недостатков существующих методик расчёта зондовых устройств, устройств согласования ввода/вывода энергии и замедляющей системы ЛБВ, а также практических методик определения резонансных частот промежуточных резонаторов клистрона на готовом изделии.

2. Разработки методики и создания программы определения резонансных частот промежуточных резонаторов клистрона, расчёта зондовых устройств с петлёй связи, а также разработки математических моделей и практических методик расчёта устройств широкополосного согласования ввода/вывода энергии и замедляющей системы ЛБВ.

3. Оптимизации конструкции петлевого зонда для возможности использования при настройке 19-лучевого шестирезонатороного усилительного клистрона Ки — диапазона.

4. Оценки эффективности разработанных математических моделей и практических методик применительно к 19-лучевому шестирезонатороному усилительному клистрону Ки - диапазона и нескольких образцов ЛБВ X и К-Ка — диапазонов.

Методы исследования. В процессе выполнения диссертационного исследования использованы: теоретические основы электродинамики и вакуумной электроники, математического анализа, компьютерного моделирования. Теоретические результаты работы были проверены экспериментально с использованием современного измерительного цифрового оборудования.

Достоверность полученных результатов обеспечивается разработкой математических моделей на основе фундаментальных уравнений СВЧ электродинамики и вакуумной СВЧ электроники, корректностью упрощающих

предположений. Экспериментальные исследования, проводимые в рамках диссертационной работы, осуществлялись при помощи современного цифрового измерительного оборудования. Показано хорошее соответствие расчетных и экспериментальных данных, что подтверждает корректность сделанных предположений при теоретическом анализе.

Научные положения и результаты, содержащиеся в работе и выносимые на защиту:

1. Методика и программа «КЛ-1» определения резонансных частот промежуточных резонаторов пролётного клистрона в сборе, основанная на комбинированном использовании линейной теории взаимодействия электронного потока с полем резонаторов клистрона и экспериментальных значений коэффициента усиления, полученных в линейном режиме работы при минимальной механической расстройке резонаторов и при фиксированных амплитуде и частоте входного сигнала, позволяет определять резонансные частоты промежуточных резонаторов с погрешностью не более 0.5%.

2. Численно-аналитическая методика расчёта импеданса петли связи маловозмущаещего измерительного зонда в резонаторе клистрона, основанная на замене кольцевого электрического тока петли фиктивным прямолинейным бесконечно тонким магнитным током, позволяет устранить разномасштабность задачи при численном решении уравнений Максвелла, вызванную малым размером петли связи в сравнении с размерами резонатора. Погрешность расчёта не превосходит 7.5% при отношении длины проводника петли связи к длине волны в свободном пространстве не более 1:10 и позволяет до 3-х раз снизить время расчета.

3. Численно-аналитическая методика расчёта коэффициента отражения в области сопряжения узлов ввода/вывода энергии с регулярной частью спиральной замедляющей системы, основанная на использовании свойств симметрии четырёхполюсников, позволяет при численном расчёте коэффициента отражения

в области сопряжения с помощью программ, численно решающих уравнения Максвелла, исключить необходимость согласования замедляющей системы в расчётной модели и тем самым уменьшить необходимую для расчёта длину спиральной замедляющей системы при обеспечении погрешности расчёта не более 5%.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые:

1. Разработана методика для определения резонансных частот промежуточных резонаторов клистрона, основанная на комбинированном использовании линейной теории взаимодействия электронного потока с полем резонаторов пролётного клистрона и экспериментально получаемых значений коэффициента усиления клистрона. Предложенная методика отличается от существующих подходов тем, что определение значений резонансных частот осуществляется через отношения экспериментальных значений коэффициентов усиления клистрона до и после возмущения резонансных частот резонаторов минимальной механической расстройкой резонаторов при фиксированных амплитуде и частоте входного сигнала.

2. Разработана методика расчёта импеданса петли связи маловозмущаещего измерительного зонда в резонаторе клистрона, основанная на замене кольцевого электрического тока ~ петли фиктивным прямолинейным бесконечно тонким магнитным током и отличающаяся от ранее предложенных подходов тем, что адаптирована к применению современного программного обеспечения, позволяющего численно решать уравнения Максвелла, и позволяет исключить из численного расчёта малоразмерный проводник, образующий петлю связи. Численными расчётами и экспериментом показано, что предложенная методика расчёта адекватно описывает физические явления возбуждения резонатора петлёй связи при погрешности расчёта не более 7.5% и позволяет до 3-х раз снизить временные затраты в сравнении с численным расчётом при учёте малоразмерного проводника петли связи.

3. Разработана методика расчёта коэффициента отражения в области сопряжения узлов ввода/вывода энергии с регулярной частью спиральной замедляющей системы, основанная на свойствах симметрии четырёхполюсников и адаптированная к применению современного программного обеспечения, позволяющего численно решать уравнения Максвелла. Предложенная методика отличается от существующих подходов симметричным представлением узла согласования входного/выходного волновода и замедляющей системы, что позволяет при численном анализе исключить применение поглощающих элементов согласования в замедляющей системе и уменьшить расчётную область модели. Экспериментально показано, что погрешность расчёта составляет не более 5%.

Практическая ценность и полезность работы.

1. Предложенная методика и программа «КК-1» для определения резонансных частот промежуточных резонаторов клистрона, позволяет снизить временные затраты на настройку промежуточных резонаторов клистрона в процессе получения требуемой амплитудно-частотной характеристики прибора.

2. Предложенная методика расчёта импеданса петли связи, позволяет проектировать петлевые маловозмущающие измерительные зондовые устройства для проведения измерений электродинамических характеристик резонаторов (резонансная частота, добротность). Возмущение собственной частоты резонаторов не превосходит 0.25%.

3. Предложенная методика расчёта коэффициента отражения в области сопряжения узлов ввода/вывода энергии с регулярной частью спиральной замедляющей системы позволяет анализировать различные типы согласующих устройств. Получаемое значение коэффициента отражения может быть использовано для определения условий возникновения паразитных генераций в ЛБВ.

Реализация результатов работы.

Результаты работы использовались в процессе выполнения на ОАО «НЛП «Алмаз» (г. Саратов) опытно-конструкторской работы «Оптимизация конструкции и совместная разработка многолучевого клистрона» в виде:

1) изготовленного образца петлевого зонда, разработанного согласно предложенной методике расчёта импеданса петлевого зонда для исследования электродинамических характеристик резонаторов 19-лучевого клистрона Ки-диапазона. Разработанный зонд внедрён в производство на ОАО «НПП «Алмаз» (г. Саратов), акт о внедрении прилагается;

2) результатов исследования по определению резонансных частот и добротностей резонаторов 19-лучевого клистрона Ки-диапазона, полученных с использованием изготовленного образца петлевого зонда;

3) повышения точности определения собственных частот резонаторов за счёт уменьшения влияния предложенного в диссертации зонда на собственные частоты резонаторов в сравнении с применяемым ранее на ОАО «НПП «Алмаз» (г. Саратов) зондом щелевого типа;

4) реализации более точной настройки резонаторных блоков клистрона Ки-диапазона для получения требуемых амплитудно-частотной характеристики и ширины рабочей полосы клистрона.

Использование указанных результатов позволило сократить время измерения резонансных частот и добротностей промежуточных резонаторов, повысить точность проводимых измерений и настройки резонаторных блоков клистронов Ки-диапазона.

Личный вклад автора заключается в следующем:

1. Разработаны математическая модель и методика расчёта коэффициента отражения в узлах согласования ввода/вывода энергии и замедляющей системы спирального типа на основе численного анализа и теории четырёхполюсников;

2. Разработаны математическая модель и методика расчёта импеданса петли связи, на основе модели фиктивного магнитного тока и численного решения уравнений Максвелла для резонаторов;

3. Разработаны математическая модель и методика расчётно-экспериментального определения резонансных частот промежуточных резонаторов клистронов, использующая результаты линейной теории и эксперимента;

4. Оптимизирована конструкция петлевого зонда для измерения электродинамических характеристик (резонансная частота, добротность) резонаторов многолучевого клистрона Ки-диапазона;

5. Проведены экспериментальные исследования по определению эффективности предложенных методик расчёта.

Апробация работы. Теоретические и практические результаты работы обсуждались на семинарах кафедры «Электротехника и электроника» Энергетического факультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.». Результаты диссертационной работы докладывались на следующих научно-технических конференциях:

1. Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения, АПЭП - 2008», (Саратов, 2008).

2. XVII Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 2011).

3. Научно-технической конференции «СВЧ электроника. 70 лет развития», (Московская обл. г. Фрязино, 2013).

4. XXVI международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-26)» (Саратов, 2013)

5. Научно-технической конференции, посвященной 55-летию ОАО «НЛП «Контакт», (Саратов, 2014).

Публикации. По материалу диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, из них 3 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения и приложения. Диссертационная работа содержит 135 страниц, 44 рисунка и 19 таблиц. Список литературы состоит из 72 наименований.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Применение универсального программного обеспечения для решения

инженерных задач СВЧ электроники

В настоящее время всё более широкое применение находит универсальное программное обеспечение, основанное на различных методах решения уравнений Максвелла в произвольной трёхмерной области. Данные программы позволяют решать различной сложности задачи с разнообразными граничными и начальными условиями.

Наиболее широкое распространение среди инженеров, разрабатывающих различные узлы вакуумной СВЧ электроники, получило такое программное обеспечение как «HFSS» [7], «Microwave Office» [8], «CST-Studio» [9] и некоторые другие программы.

Анализируя^ публикации в периодических изданиях и материалах конференций как отечественных, так и зарубежных, можно поставить применяемое программное обеспечение в соответствие типу решаемой задачи. Так, например, для решения задач поиска собственных колебаний и волн в резонансных или замедляющих системах, а также задач на определение матрицы рассеивания электродинамических структур, наиболее часто применяют программное обеспечение «HFSS», основанное на методе конечных элементов (МКЭ).

То есть, для различных типов задач можно подобрать наиболее «подходящую» программу. Однако при выборе того или иного программного обеспечения всегда встаёт вопрос о точности решения, обеспечиваемого программой [10].

Теоретически, с помощью подобного программного обеспечения, возможно решить сколь угодно сложную задачу. Но, при увеличении степени сложности задачи, либо увеличении количества влияющих на решение сторонних факторов,

для успешного решения задачи потребуется увеличение вычислительных ресурсов и временных затрат.

Это означает, что между точностью и быстротой расчёта всегда приходится находить некоторое компромиссное решение. Основным подходом к поиску такого компромиссного решения является чёткое представление того, где (в какой системе) будет применяться разрабатываемое устройство и насколько отклонение его характеристик способно повлиять на работу системы в целом.

Анализируя эту информацию, можно определить, каким образом упростить решение поставленной задачи. Зачастую, это можно сделать несколькими способами.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Золотых, Дмитрий Николаевич, 2014 год

Список литературы

1. Майская, В. На пути к достижению субмиллиметрового диапазона длин волн / В. Майская // Электроника. Наука. Технология. Бизнес. - №6 (00129). — 2013.-С.44.

2. Викулов, И. Вакуумная СВЧ-электроника / И. Викулов. - По материалам конференции IVEC 2009. - Электроника: НТБ. - №4..- 2010, С.62.

3. Викулов, И. Вакуумная СВЧ-электроника в 2010 году: к миллиметровому и терагерцевому диапазонам / И. Викулов. - Электроника: НТБ.- №2. - 2011. -С.108.

4. Синицын, Н.И. Новый класс мощных низковольтных многолучевых ЛБВ на цепочках связанных многозазорных резонаторов с поперечно-протяжённым типом взаимодействия для бортовых радиолокационных и телекоммуникационных систем коротковолновой части миллиметрового диапазона волн / Н.И. Синицын, Ю.Ф. Захарченко, Ю.В. Гуляев // Журнал радиоэлектроники.-2009.-№10.-С.46. -

5. Гельвич, Э.А. Многолучевые клистроны. Тенденции развития. / Э.А. Гельвич, Е.В. Жарый, А.Д. Закурдаев, В.И. Пугнин // Вакуумная СВЧ электроника. Сборник обзоров. Н. Новгород. - 2002. С. 54

6. Фрейдович, И.А. Перспективы развития многолучевых клистронов / И.А. Фрейдович, А.К. Балабанов, П.И. Акимов // Материалы III Всероссийской научно-технической конференции «Электроника и микроэлектроника СВЧ». Санкт-Петербург. - 2014. - С.25.

7. Сайт компании-производителя программного обеспечения «Ansys». — [электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ansys.com/

8. Описание возможностей программного обеспечения «Microwave-office» на сайте компании - производителя программного обеспечения. - [электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.awrcoф.com/products/microwave-office

9. Сайт компании-производителя программного обеспечения «CST-Studio». - [электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.cst.com

10. Курушин, А. А. К вопросу о точности расчёта программ электродинамического моделирования СВЧ-устройств. /А.А. Курушин// Современная электроника. — 2013. — № 8. - с.68-71.

11. Новаковский Г. ANSYS — комплексное многодисциплинарное решение инженерных задач. - 2012. - [электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.trinitygroup.ru/events/ANSYS.pdf

12. Сайт компании-производителя вакуумных СВЧ усилителей «CPI». — 2014. - [электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.cpii.com

13. Сайт компании-производителя вакуумных СВЧ усилителей «L3 Communication». - 2014. - [электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.l-3com.com

14. Сайт компании-производителя вакуумных СВЧ усилителей «Исток». — 2014. - [электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.istokmw.ru

15. Сайт компании-производителя вакуумных СВЧ усилителей ОАО «НИИ «Алмаз». - 2014. - [электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.almaz-rpe.ru

16. Сайт компании-производителя вакуумных СВЧ усилителей «Thaïes». -2014. - [электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.thalesgroup.com

17. Каталог продукции компании-производителя вакуумных СВЧ усилителей«ТЬа1ез». - 2014. - [электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.thalesgroup.com/sites/default/files/asset/document/microwave_transmitters _2.pdf

18. Лебедев, И.В.. Техника и приборы СВЧ / И.В. Лебедев. - Т.1. - М.: «Высшая школа», 1970.-440с.

19. Фельдштейн, А.Л. Синтез четырёхполюсников и восьмиполюсников на СВЧ / А.Л. Фельдштейн, Л.Р. Явич. - М.: «Связь», 1971. - 196с.

20. Альтман, Дж.Л. Устройства сверхвысоких частот/ Дж.Л. Альман. - М.: «Мир», 1964. - 488с.

21. Каценеленбаум, Б.З. Высокочастотная электродинамика / Б.З. Каценеленбаум. - М.: «Наука», 1966. - 240с.

22. Каценеленбаум, Б.З. Теория нерегулярных волноводов с медленно меняющимися параметрами / Б.З. Каценеленбаум. - М.: Изд-во Академии наук СССР, 1961.-216с.

23. Вайнштейн, JI.A. Электромагнитные волны / JI.A. Вайнпггейн. - М.: «Радио и связь», 1988. - 442с.

24. Тараненко, З.И. Замедляющие системы / З.И. Тараненко, Я.К. Трохименко. Киев: «Техника», 1965. - 308с.

25. Силин, Р.А. Замедляющие системы / Р.А. Силин, В.П. Сазонов. - М.: «Советское радио», 1968. - 632с.

26. Фуско, В. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование / В. Фуско. М.: «Радио и связь», 1990. - 288с.

27. Гупта, К. Машинное проектирование СВЧ устройств / К. Гупта, Р. Гардж, Р. Чадха. М.: «Радио и связь», 1987. - 430с.

28. Григорьев, А.Д. Резонаторы и резонаторные замедляющие системы / А.Д. Григорьев, В.Б. Янкевич. М.: «Радио и связь», 1984. - 246с.

29. Agrawal, А.К. A novel approach for simulation of a coaxial coupler for helix TWTs using HFSS / A.K. Agrawal, S. Raina, L. Kumar. // Vacuum Electronics, 4th IEEE International Conference. - Seoul. - Korea. - 2003. - P. 58-59.

30. Rao, P.R.R. Optimization of couplers of TWT using TDR method. / P.R.R. Rao, S.K. Datta, L. Kumar. // Vacuum Electronics, 13th IEEE International Conference. - Monterey. - USA. - 2012. P. 79-80.

31. Глебович, Г.В.. Исследование объектов с помощью пикосекундных импульсов / Г.В. Глебович. М.: «Радио и связь», 1984. - 256с.

32. Воробьёв, Е.А. Расчёт производственных допусков устройств СВЧ / Е.А. Воробьёв. Ленинград: «Судостроение», 1980. - 76с.

33. Комаров, Д. А. Исследование полосовых характеристик мощных ламп бегущей волны на цепочке связанных резонаторов с взаимодействием за границей

полосы пропускания замедляющей системы / Д. А. Комаров, С. П. Морев // Радиотехника и электроника. - 2011. - Т. 56, № 10. - С. 1221-1226

34. Гудович, А.В. Проектирование устройств широкополосного согласования мощных ламп бегущей волны на цепочке связанных резонаторов. / А.В. Гудович, Д.А. Комаров, С.П. Морев // Радиотехника и электроника. - 2010. -Т. 55, №6. - С. 720-725.

35. Ghosh, Т.К.. Optimization of Coaxial Couplers. / Т.К. Ghosh, R.G. Carter, A.J. Challis, K. Rushbrook // Electron Devices, IEEE Transactions on. - Vol. 54. - Issue 7.-2007.-P. 1753-1759.

36. Komarov, D.A. Analysis of bandpass characteristics of high-power traveling-wave tubes based on a coupled-resonator chain with interaction beyond the passband of the slow-wave system / D.A. Komarov, S.P. Morev // Journal of Communications Technology and Electronics. - Vol. 56.- Issue 10. - 2011. - P. 1212-1217

37. Андреев, H.B. Способ согласования замедляющей системы лампы бегущей волны с волноводными трактами. / Н.В. Андреев, В.М. Белугин, А.Е. Васильев, Н.В. Куликова // Патент RU №2484578 МПК H03F 3/58. 27.10.2011г.

38. Komarov, D.A.. Optimization of waveguide couplers for traveling wave tube on coupled cavity chain / D.A. Komarov, S.P. Morev // Vacuum Electronics, 11th IEEE International Conference. - Monterey. - USA. - 2010. - P. 367.

39. Золотых, Д.Н. Разработка программного обеспечения экспресс-проектирования клистронов. / Золотых Д.Н. // Материалы XXVI международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-26)». Сборник трудов. - 2013. - Часть 2.-2013.-С.218-220.

40. Золотых, Д.Н. Расчёт прозрачной и многосекционной ламп бегущей волны с замедляющими системами типа ЦСР и сопоставление с результатами эксперимента. / Золотых Д. Н., Роговин В. И., Нефедов С.А. // Актуальные проблемы электронного приборостроения: материалы Международн. науч.-технич. конф. / Сарат. гос. техн. ун-т. - Саратов, 2008. - С. 278-281.

41. Баскаков, С.И. Основы электродинамики / С.И. Баскаков. - М.: «Советское радио», 1973. - 248с.

42. Фальковский, О.И. Техническая электродинамика / О.И. Фальковский. -М.: «Лань», 2009. 432с.

43. Harrington, R.F.. Time-Harmonic Electromagnetic Fields / R.F. Harrington.-USA.- New York.: «John Wiley&Sons». - 2001. - 470p.

44. Денис, В.И. Зонд для исследования структуры высокочастотного поля / В.И. Денис, Я.А. Каружа, Ю.П. Скучас, М.М. Ярмалис // Патент SU №536442 3.01.1975г.

45. Григорьев, А.Д.. Электродинамика и техника СВЧ / А.Д. Григорьев. -М.: «Высшая школа», 1990. - 336с.

46. Орлов, С.И. Расчёт и конструирование коаксиальных резонаторов / С.И. Орлов. - М.: «Советское радио», 1970. - 255с.

47. Nguyen, К.Т. High-Power Four-Cavity S-Band Multiple-Beam Klystron Design / K.T. Nguyen, D.K. Abe, D.E. Pershing, B. Levush. // IEEE Transactions On Plasma Science. - VOL. - 32. - №3.-2004.- P.l 119-1135.

48. Bromborsky, A. The Multiplet Cavity: A Buncher for broad-bandwidth Klystron Amplifiers / A. Bromborsky // IEEE Transactions on Plasma Science. - Vol. 24.- №3.- 1996. P. 928-934.

49. Зазнобин, E.C. Способ измерения резонансной частоты промежуточного резонатора усилительного клистрона / Е.С. Зазнобин, Д.М. Петров, Б.И. Старостин // Авторское свидетельство SU 883777, G 01 R 23/04, 23.11.1981.

50. Артюх, И.Г. Способ динамической настройки многорезонаторного клистрона / И.Г. Артюх, С.А. Абанович, А.К. Михалёв // Авторское свидетельство SU №854194 Н 01 J, 25.01.1979.

51. Jung-Tae Kim. Simulation and optimization of the Microklystrode / Jung-Tae Kim, Tae Yune Lee, Shi-Bok Ryu, U. Steinfeld // Antennas and Propagation Society International Symposium. - 2004. -Vol.3 - P.2727 - 2730.

52. Silva, R.K.B. A true ID analysis of a klystron amplifier / R.K.B. Silva, С. С. Motta // Microwave and Optoelectronics Conference (IMOC). - 2009. - P. 828 - 833.

53. Cunjun, R. Development and Application of a Nonlinear Beam-Wave Interaction Code SBK2D for Sheet Beam Klystrons / R. Cunjun, C. Shuyuan, Z. Xiaofeng, Z. Changqing // Electron Devices, IEEE Transactions on . - 2014. - Vol.6. -P. 2523-2530.

54. Mardahl, P J. Progress on a 3D particle-in-cell model of a W-band klystron / P.J. Mardahl, J.P. Verboncoeur, C.K. Birdsall // Plasma Science, 2000. ICOPS 2000. IEEE Conference Record. - 2000. - P. 210.

55. Лебедев, И.В. Техника и приборы СВЧ / И.В. Лебедев. - Т.2. - М.: «Высшая школа», 1972.-376с.

56. Хайков, А.З. Клистронные усилители / А.З. Хайков. - М.: «Связь».-1974.-392с.

57. Золотых, Д.Н. Разработка 19-лучевого клистрона Ки-диапазона. / Золотых Д.Н., Кузнецова Л.В. Манжосин М.А. и др. // Электронная техника. Серия 1. СВЧ-техника. - 4.1. - №3(518). - 2013. - С.107-109.

58. Кацман, Ю.А. Приборы СВЧ. / Ю.А. Кацман. - М.: «Высшая школа», 1973.-368с.

59. Гинзтон, Э.Л. Измерения на сантиметровых волнах / Э.Л. Гинзтон, М.: Изд-во иностранной литературы. 1960. 620с.

60. Царев В.А., Сенчуров В.А. «BEZONE» / Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2011613602 от 10.05.2011.

61. Золотых, Д.Н. Об одном из подходов к оптимизации штыревого зонда / Д. Н. Золотых // Техническая электродинамика и электроника / Изд-во СГТУ — Саратов. - 2013. - С. 8-14.

62. Золотых, Д.Н. Методика проектирования петлевого зонда / Д.Н. Золотых, Л.В. Кузнецова, В.И. Роговин. // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2014. - №2(75) - С.28-32.

63. Савельев, И.В. Курс общей физики / И.В. Савельев. М.: «Наука». - Т.2. -1988.-496с.

64. Фельдштейи, А.Л. Справочник по элементам волноводной техники / А.Л. Фельдштейн, Р.В. Явич. М.: «Связь». - 1967. — 651с.

65. Гольдштейн, Л.Д. Электромагнитные поля и волны / Л.Д. Гольдштейн, Н.В. Зернов. - М.: «Советское радио». - 1971. - 660с.

66. Золотых, Д.Н. Методика расчёта коэффициента отражения в области сопряжения устройств ввода/вывода энергии и регулярной части пространства взаимодействия СВЧ приборов. / Д.Н. Золотых, Б.К. Сивяков // Радиотехника. — 2014.- №10. - С.27-31

67. Золотых, Д.Н. Определение коэффициента отражения ЭМ-волны от перехода «ввод энергии - спиральная ЗС» и от скачка шага СЗС» / Золотых Д.Н.// Актуальные проблемы электронного приборостроения: материалы Международн. науч.-технич. конф. / Сарат. гос. техн. ун-т. - Саратов, 2008. - С. 263-266.

68. Золотых, Д.Н. Оценка величины затухания ЭМ-волны на неоднородности типа «разрыв спирали» в спиральной замедляющей системе / Золотых Д.Н. // Актуальные проблемы электронного приборостроения: материалы Международн. науч.-технич. конф. / Сарат. гос. техн. ун-т. - Саратов, 2008. - С. 266-268.

69. Золотых, Д.Н. Определение коэффициента отражения ЭМ-волны от перехода «ввод энергии - спиральная замедляющая система» / Золотых Д.Н. // Радиолокация, навигация, связь: материалы XVII Международн. науч.-технич. конф. Воронеж, 2011. - Т. 2. С. 1620-1624.

70. Зернов, Н. В. Теория радиотехнических цепей / Н.В. Зернов, В.Г. Карпов. -М.: «Связь». - 1965. - 894с.

71. Силин, Р.А. Периодические волноводы / Р.А. Силин. - М.: «Фазис». -2002.-440с.

72. Золотых, Д.Н. Сравнение электродинамических характеристик спиральной замедляющей системы по программам аналитического расчёта и

«Ш^Б» / Золотых Д.Н., Роговин В.И. // Радиолокация, навигация, связь: материалы XVII Международн. науч.-технич. конф. Воронеж, 2011. — Т. 2. С. 1625-1632.

ллмлъ

* Ростехнологии

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ «АЛМАЗ»

410033 г. Саратов, ул. Панфилова 1

теп/, (8452) 632-557,479-840. факс: <8452) 480-039,633-558 email: [e-mail]. vvww.almaz-rpe.ru

" ' "*ч/УТВЕРЖДА10

^/'^ецеразьнДй директор

(к?

ч (ОАО ¿НПП «Алмаз», -л х\ - /•«:•/

^ (Н.А.Бушуев ¿ЭйГ . 2014 г.

« $ »

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Золотых Дмитрия Николаевича

Комиссия в составе: заместителя директора по научной работе НИЦ «Электронные системы» ОАО «НГШ «Алмаз» Кудряшова В. Г1,, начальника отдела 112 Шалаева П. Д. и главного конструктора ОКР «Чага» Николаева А. А. составила настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы «Совершенствование методик расчёта и экспериментальных исследований узлов многолучевых клистронов и широкополосных ЛВВ» Золотых Д. Н., представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, использованы в процессе выполнения опытно-конструкторской работы «Оптимизация конструкции и совместная разработка многолучевого клистрона» в виде: .„> ;

1) разработанного метода расчёта сопротивления ' петлевого , зонда для ^ исследования электродинамических характеристик резонаторов СВЧ диапазона на основе модели замены кольцевого электрического тока фиктивным прямолинейным магнитным током, а также изготовленного образца петлевого зонда; -

2) результатов исследования по определению резонансных частот и добротностей резонаторов многолучевого клистрона К-диапазона с использованием изготовленного образца петлевого зонда;

3) повышения точности определения собственных частот резонаторов в 2, раза за счёт уменьшения влияния зонда па собственные частоты резонаторов в сравнении с зондом щелевого типа; ,

4) реализации более точной настройки резонаторных блоков клистрона Ки диапазона для получения требуемых АЧХ и ширины рабочей полосы клистрона.

Использование указанных результатов позволило: сократить время измерения резонансных частот н добротностей промежуточных резонаторов, повысить точность проводимых измерений, настройки резонаторных блоков клистронов К-диапазона и, в конечном итоге, обеспечить требуемую в соответствии с ТЗ на ОКР полосу усиливаемых частот.

Главный конструктор НИОКР

Начальник отдела 112, к.т.н.

Зам. директора по научной работе, профессор, д.т.н.

Николаев А. А. Шалаев П. Д. Кудряшов В. П.