В монографии излагаются теория, элементы расчёта и математические методы оптимизации сверхвысокочастотных приборов с периодическими непрямолинейными электронными потоками и незамедленными волнами. Развита теория возбуждения электродинамических систем периодическими электронными потоками. Проведён анализ линейных режимов работы приборов и обсуждены физические процессы, лежащие в основе механизма взаимодействия электронов с электромагнитным полем в таких приборах. Рассмотрены особенности, связанные с возможностью одновременного взаимодействия электронов с попутной и встречной волнами в приборах волноводного типа. Развита нелинейная теория приборов с периодическими электронными потоками различных типов и освещены приближённые методы теории нелинейных колебаний, применяемые в нелинейном анализе таких приборов. Развиты методы оптимизации СВЧ-приборов с распределённым взаимодействием по заданному критерию качества. Рассмотрены приближённые методы решения задач оптимизации, основанные на применении методов поиска стационарных точек многомерных функций.

Таблиц 3, иллюстраций 71, библиография — 63 названия.

Предназначена для радиоинженеров и научных работников, ведущих исследования в области электроники сверхвысоких частот, а также аспирантов и студентов старших курсов вузов, специализирующихся в этой области.

Последнее десятилетие в электронике СВЧ ознаменовалось появлением и развитием приборов нового типа, принцип работы которых основан на взаимодействии периодических электронных потоков с незамедленными электронными волнами. Вначале эти приборы привлекали внимание именно возможностью использовать незамедленные волны и отказаться от применения замедляющих и квазистационарных электродинамических систем в коротковолновой части СВЧ-диапазона. Однако по мере развития теории и техники новых приборов стало ясно, что преимущества их перед классическими СВЧ-приборами далеко не исчерпываются возможностью использования гладкостенных электродинамических систем и больших объёмных резонаторов без ограничения на длину пролётных промежутков. Использование в этих приборах нового вида энергии, преобразуемой в энергию СВЧ-поля, — энергии колебаний электронного осциллятора — и разделение энергии электрона на колебательную («преобразуемую») и дрейфовую («неизменную») открыло новые возможности улучшения взаимодействия и выходных параметров прибора.

Из-за особенностей взаимодействия в приборах с периодическими электронными потоками их теория и расчёт существенно отличаются от теории и расчёта приборов СВЧ классического типа и нуждаются в специальном изложении. Причём, речь идёт не только об учёте и исследовании механизмов группировки и энёргообмена, которых не существует в классических приборах или они в них несущественны, но также и о новых методах теории и расчёта. Например, анализ фазовой группировки в системе нелинейных электронных осцилляторов, представляющих электронный поток в рассматриваемых приборах, непосредственно требует использования методов теории нелинейных колебаний; наличие трёхмерной модуляции электронного потока в общем случае при квазипериодической траектории индивидуального электрона требует построения более общих и строгих уравнений возбуждения электродинамических систем и т. д. Более строгий подход к анализу процессов взаимодействия, обязательный в теории приборов с периодическими электронными потоками, может быть полезен и в построении некоторых разделов теории классических приборов СВЧ.

Следует обратить внимание и на такую важнейшую проблему теории, как задача оптимального синтеза приборов СВЧ. В то время как математический аппарат для решения подобных задач создан более десяти лет назад (математические методы оптимального управления), в теории электронных приборов СВЧ решались исключительно задачи анализа, не представляющие большого интереса для практики конструирования приборов. Возможность управления взаимодействием в приборах с периодическими электронными потоками выбором распределения ВЧ и статических полей делает задачу оптимального синтеза таких приборов особенно актуальной. Поэтому естественным было появление работ по оптимальному синтезу именно в применении к приборам с периодическими электронными потоками…

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книги на ту же тему

1. Электронные приборы, Брюхе Е., Рекнагель А., 1949
2. Расчёт и конструирование электронных ламп, Царёв Б. М., 1952
3. Замедляющие системы, Тараненко З. И., Трохименко Я. К., 1965
4. Релятивистская высокочастотная электроника. Выпуск 4 (Материалы IV Всесоюзного семинара), Гапонов-Грехов А. В., ред., 1984
5. Высокочастотные электронные лампы, Харвей А. Ф., 1948
6. Введение в электронику сверхвысоких частот. Часть I, Коваленко В. Ф., 1950
7. Коаксиальные диапазонные резонаторы, Плодухин Б. В., 1956
8. Сверхвысокочастотный пробой в газах, Мак-Доналд А., 1969