к.ф.-м.н. Е.М. Тотьменинов, к.ф.-м.н. В.Ю. Конев, к.ф.-м.н. А.И. Климов, д.ф.-м.н. И.В. Пегель, С.А. Кицанов, П.В. Выходцев, А.С. Степченко, Р.В. Цыганков, д.ф.-м.н. В.В. Ростов
Предложена и апробирована схема генерации периодической последовательности ультракоротких (≈ 10-9 с) СВЧ-импульсов с пиковой мощностью ≈ 109 Вт и частотой следования импульсов более 108 Гц. В основе схемы лежит релятивистская лампа обратной волны в режиме сверхизлучения, в которой изменению подверглись части как со стороны входа электронного пучка, так и на коллекторном крае, где обеспечено частичное отражение электромагнитной волны. Эксперимент выполнен на основе сильноточного электронного ускорителя СИНУС-330М с модифицированной формирующей линией, обеспечивающей импульс напряжения утроенной ширины (37 нс), с амплитудой на катоде -280 кВ, при токе пучка 3,9 кА. Впервые достигнут гигаваттный уровень пиковой мощности ультракоротких СВЧ-импульсов в режиме генерации их периодической последовательности со стабильной амплитудой и формой. Центральная частота в спектре колебаний каждого пакета импульсов 10 ГГц. СВЧ-генератор с данными характеристиками имеет значительный потенциал применений.
Рис. 1. Наложение 20 пакетов импульсов. Ch1 – ускоряющее напряжение, Ch2 – ток электронного пучка, Ch4 – продетектированный СВЧ-сигнал
Рис. 2. Спектр колебаний промежуточной частоты. F = Fget + ΔF, где Fget ≈ 7,5 ГГц — частота гетеродина, ΔF ≈ 2,5 ГГц — промежуточная частота
Публикации
- Е.М. Тотьменинов, В.Ю. Конев, А.И. Климов, И.В. Пегель. Экспериментальная реализация способа генерации последовательности ультракоротких гигаваттных импульсов черенковского сверхизлучения с наносекундным периодом следования // Письма в Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики. 2022. Т. 115. вып. 8. С. 479–483.
DOI: 10.31857/S1234567822080031
Результат получен в рамках государственного задания, тема НИР: «Фундаментальные основы создания генераторов мощного микроволнового и сверхширокополосного излучения, сильноточной ускорительной техники и развитие их применений» № 0291-2021-0002 (FWRM-2021-0002).
Приоритетные направления ПФНИ
1.3.2.11. Фундаментальные проблемы физической электроники
1.3.6.6. Наносекундная электроника больших мощностей и ее применение
Результат вошел в
Доклад о реализации государственной научно-технической политики в Российской Федерации и о важнейших научных достижениях, полученных российскими учеными
(Доклад утвержден решением Общего собрания Российской академии наук (РАН) 23 мая 2023 года)
