Регулярный резонатор h-типа в качестве замедляющей системы

УДК 621.382.6(06) Физика пучков и ускорительная техника
А.С. ПЛАСТУН, П.Р. САФИКАНОВ
Научный руководитель – С.М. ПОЛОЗОВ, к.ф.-м.н., доцент
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
РЕГУЛЯРНЫЙ РЕЗОНАТОР H-ТИПА
В КАЧЕСТВЕ ЗАМЕДЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
При помощи математического моделирования изучаются распределения полей и электродинамические
характеристики нескольких видов резонаторов H-типа. Рассчитывается дисперсионные характеристики. Исследуются зависимости волнового сопротивлений от геометрических систем. Проводится оптимизация конструкций с целью получения максимального волнового сопротивления и широкой полосы пропускания.
Создание замедляющей структуры для генератора СВЧ-диапазона на основе резонаторов H-типа является нетипичной электродинамической задачей, однако видится перспективной из-за специфических характеристик H-резонаторов. Снятие рассеянной мощности с элементов структуры реализуется эффективнее, чем в
других замедляющих структурах. Также H-резонаторы просты в изготовлении в отличии от типичных замедляющих структур: спиральных, щелевых, то есть структур с усложненной конфигурацией поверхностей
передающих линий.
Отличительной чертой замедляющей структуры на основе резонатора H-типа от ускоряющей структуры
является большая апертура канала. Это связано с тем, что структура предназначена для взаимодействия с
потоком электронов, имеющих большой первеанс. В замедляющем H-резонаторе напряженности электрического поля на оси резонатора существенно ниже, чем в ускоряющем.
В резонатор H-типа, нагруженный трубками дрейфа, помещены две продольные полки. Трубки дрейфа
поочередно закреплены на этих полках (рис.1а). Для борьбы с паразитными емкостями конструкции резонатора края продольных полок, крепежных штырей и трубок дрейфа были закруглены (рис.1б). Резонатор был
настроен на частоту 433 МГц с колебаниями π-вида. Однако при заданных геометрических размерах между
полкой и трубкой дрейфа возможен электрический пробой. Для настройки на рабочую частоту и снижения
вероятности высокочастотного (ВЧ) пробоя уменьшена ширина крепежных полок (рис.1в).
а
б
в
Рис. 1. Внешний вид замедляющего резонатора H-типа:
а – первоначальная конструкция; б – конструкция с закругленными краями;
в – конструкция, настроенная на частоту 433 МГц
По результатам математического моделирования построено распределение электрического поля в резонаторе H-типа (рис.2), определена оптимальная конструкция резонатора H-типа в качестве замедляющей
структуры (рис.3). Электродинамические параметры оптимальной системы: волновое сопротивление связи
30 Ом/зазор, добротность 9200, ширина полосы пропускания 8,3 МГц.
Рис. 2. Распределение электрического поля в резонаторе H-типа.
Вид сбоку
Рис. 3. Оптимальная конструкция
H-резонатора в качестве замедляющей системы