Генерация двухчастотного излучения в монотроне с трехзазорным резонатором

Цель настоящей работы - исследование режимов и условий, позволяющих добиться возбуждения генерации СВЧ-колебаний на высшем виде колебаний, частота которого кратна частоте основного вида, в монотроне с трехзазорным резонатором. Методом исследований является трехмерное численное моделирование, с помощью которого были подобраны размеры и рассчитаны основные электродинамические параметры резонатора (характеристическое сопротивление, коэффициент взаимодействия, относительная электронная проводимость), рассмотрены режимы работы монотрона, которые характеризуются возбуждением колебаний на высшем виде. Результат. В рассматриваемом резонаторе можно добиться кратного (равного трем) отношения частоты 25-го высшего вида колебаний и частоты $\pi/2$-вида. Анализ результатов 3D моделирования показал, что в таком резонаторе возможно одновременное возбуждение генерации электромагнитных колебаний на этих частотах. Максимальное значение мощности колебаний на частоте 100.22 ГГц достигло 15.4 Вт при ускоряющем напряжении 7825 В и микропервеансе электронного потока 0.36 мкА/В3/2. Максимальное значение КПД на третьей гармонике составило 0.83% при общем (с учетом генерации электромагнитных колебаний на основной и третьей гармониках) КПД 17% для рассмотренного резонатора. Заключение. Установлено, что предложенный метод генерации терагерцевого излучения достаточно перспективен для дальнейшего развития и решает проблемы классических СВЧ-приборов в миллиметровом диапазоне, такие как критически малые размеры элементов и высокая плотность тока электронного луча.