Journal of Communications Technology and ElectronicsJournal of Communications Technology and ElectronicsРадиотехника и электроника0033-84943034-5901The Russian Academy of Sciences65052810.31857/S0033849423050078UHUNPVPHYSICAL PROCESSES IN ELECTRONIC DEVICESФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХUnknownMagnetic Isolated Vircator with a Magnetic Mirror on a Prelimit Electron Beam: Features of Beam Dynamics and Superhigh-Frequency CharacteristicsМагнитоизолированный виркатор с магнитной пробкой на допредельном электронном пучке: особенности динамики пучка и сверхвысокочастотные характеристикиDubinovA. E.ДубиновА. Е.dubinov-ae@yandex.ruKolesovG. N.КолесовГ. Н.kolesov.german@yandex.ruSelemirV. D.СелемирВ. Д.kolesov.german@yandex.ruTarakanovV. P.ТаракановВ. П.kolesov.german@yandex.ruRussian Federal Nuclear Center All-Russian Research Institute of Experimental PhysicsРоссийский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физикиSarov Institute of Physics and TechnologyСаровский физико-технический институтRussian Federal Nuclear Center All-Russian Research Institute of Experimental PhysicsОбъединенный институт высоких температур РАНNational Research Nuclear University MEPhIНациональный исследовательский ядерный университет “МИФИ”0105202368549249731012025Copyright ©; 2023, А.Е. Дубинов, Г.Н. Колесов, В.Д. Селемир, В.П. ТаракановCopyright ©; 2023, А.Е. Дубинов, Г.Н. Колесов, В.Д. Селемир, В.П. Тараканов2023А.Е. Дубинов, Г.Н. Колесов, В.Д. Селемир, В.П. ТаракановА.Е. Дубинов, Г.Н. Колесов, В.Д. Селемир, В.П. Таракановhttps://innoscience.ru/0033-8494/article/view/650528

A relativistic magnetically isolated vircator with a magnetic mirror on a prelimit electron beam is proposed. Its computer simulation has been carried out. The phase dynamics of an electron beam in a vircator has been studied. It is shown that a number of virtual cathodes appear in the beam after the beam is reflected from the magnetic mirror. The output microwave characteristics are calculated: the average power and the spectral composition of generation, containing a set of narrow spectral lines and their harmonics. The effect of the mirror ratio on the average output power and on the frequencies of the spectral lines is studied. It is found that the power increases with the growth of the mirror ratio. The frequencies of some spectral lines increase with the mirror ratio, while the frequencies of other lines do not depend on this ratio.

Предложен релятивистский магнитоизолированный виркатор с магнитной пробкой на допредельном электронном пучке. Проведено его компьютерное моделирование. Исследована фазовая динамика электронного пучка в виркаторе. Показано, что в пучке возникает ряд виртуальных катодов после отражения пучка от магнитной пробки. Вычислены выходные сверхвысокочастотные характеристики: средняя мощность и спектральный состав генерации, содержащий набор узких спектральных линий и их гармоник. Исследовано влияние величины пробочного отношения на величину средней мощности генерации и на частоты спектральных линий. Найдено, что мощность растет с ростом пробочного отношения. Частоты некоторых спектральных линий увеличиваются с ростом пробочного отношения, в то время как частоты других линий не зависят от этого отношения.

relativistic magnetically isolated vircatormagnetic mirrorspectral composition of generationPlatt R., Anderson B., Christofferson J. et al. // Appl. Phys. Lett. 1989. V. 54. № 13. P. 1215. https://doi.org/10.1063/1.100719Huttlin G.A., Bushell M.S., Conrad D.B. et al. // IEEE Trans. 1990. V. PS-18. № 3. P. 618. https://doi.org/10.1109/27.55935Sze H., Price D., Harteneck B. // J. Appl. Phys. 1990. V. 67. № 5. P. 2278. https://doi.org/10.1063/1.345521Селемир В.Д., Дубинов А.Е., Степанов Н.В. и др. // Антенны. 2001. № 3. С. 6.Диденко А.Н., Арзин А.П., Жерлицын А.Г. и др. // Релятивистская высокочастотная электроника: Сб. науч. тр. Горький: ИПФ АН СССР. 1984. № 4. С. 104. https://ipfran.ru/api/elibrary/11573/4.pdfДиденко А.Н., Григорьев В.П., Жерлицын А.Г. // Плазменная электроника: Сб. науч. тр. Киев: Наукова думка, 1989. С. 112.Hoeberling R.F., Fazio M.V. // IEEE Trans. 1992. V. EC-34. № 3. P. 252. https://doi.org/10.1109/15.155837Рухадзе А.А., Столбецов С.Д., Тараканов В.П. // РЭ. 1992. Т. 37. № 3. С. 385.Дубинов А.Е., Селемир В.Д. // РЭ. 2002. Т. 47. № 6. С. 645.Selemir V.D., Dubinov A.E., Voronin V.V., Zhdanov V.S. // IEEE Trans. 2020. V. PS-48. № 6. P. 1860. https://doi.org/10.1109/TPS.2020.2974868Богданкевич Л.С., Рухадзе А.А. // Успехи физ. наук. 1971. Т. 103. № 4. С. 609. https://doi.org/10.1070/PU1971v014n02ABEH004456Дубинов А.Е., Тараканов В.П. // ЖТФ. 2020. Т. 90. № 6. С. 1043. https://doi.org/10.1134/S1063784220060080Дубинов А.Е., Тараканов В.П. // Физика плазмы. 2020. Т. 46. № 5. С. 476. https://doi.org/10.1134/S1063780X20040029Дyбинoв A.E. // PЭ. 2000. T. 45. № 7. C. 875.Fuks M.I., Schamiloglu E. // Phys. Rev. Lett. 2019. V. 122. № 22. Article No. 224801. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.224801Leopold J.G., Krasik Ya.E., Bliokh Y.P., Schamiloglu E. // Phys. Plasmas. 2020. V. 27. № 10. Article No. 103102. https://doi.org/10.1063/5.0022115Nikolov N.A., Kostov K.G., Spasovsky I.P., Spasov V.A. // Electron. Lett. 1988. V. 24. № 23. P. 1445. https://doi.org/10.1049/el:19880987Tarakanov V.P. User’s Manual for Code KARAT. Springfield: Berkley Res. Associates, 1992.Ginzburg N.S., Rozental R.M., Sergeev A.S. et al. // Phys. Rev. Lett. 2017. V. 119. № 3. Article No. 034801. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.034801Тараканов В.П., Шустин Е.Г. // Физика плазмы. 2007. Т. 33. № 2. С. 151. https://doi.org/10.1134/S1063780X07020067Korovin S.D., Mesyats G.A., Pegel I.V. et al. // IEEE Trans. 2000. V. PS-28. № 3. P. 485. https://doi.org/10.1109/27.887654Дубинов А.Е., Селемир В.Д., Тараканов В.П. // Физика плазмы. 2020. Т. 46. № 11. С. 1026. https://doi.org/10.1134/S1063780X20110021Dubinov A.E., Tarakanov V.P. // Laser Particle Beams. 2017. V. 35. № 2. P. 362. https://doi.org/10.1017/S0263034617000283Dubinov A.E., Selemir V.D., Tarakanov V.P. // IEEE Trans. 2021. V. PS-49. № 6. P. 1834. https://doi.org/10.1109/TPS.2021.3080987Dubinov A.E., Saikov S.K., Tarakanov V.P. // IEEE Trans. 2020. V. PS-48. № 1. P. 141. https://doi.org/10.1109/TPS.2019.2956833Дубинов А.Е., Тараканов В.П. // РЭ. 2022. Т. 67. № 6. С. 596 https://doi.org/10.31857/S0033849422050059Ignatov A.M., Tarakanov V.P. // Phys. Plasmas. 1994. V. 1. № 3. P. 741. https://doi.org/10.1063/1.870819Дубинов А.Е. // Письма ЖТФ. 1997. Т. 23. № 22. С. 29. https://doi.org/10.1134/1.1261915Беломытцев С.Я., Гришков А.А., Кицанов С.А. и др. // Письма ЖТФ. 2005. Т. 31. № 22. С. 74. https://doi.org/10.1134/1.2136972Барабанов В.Н., Дубинов А.Е., Лойко М.В. и др. // Физика плазмы. 2012. Т. 38. № 2. С. 189. https://doi.org/10.1134/S1063780X12010023Егоров Е.Н., Короновский А.А., Куркин С.А., Храмов А.Е. // Физика плазмы. 2013. Т. 39. № 11. С. 1033. https://doi.org/10.1134/S1063780X13110044Dubinov A.E., Petrik A.G., Kurkin S.A. et al. // Phys. Plasmas. 2016. V. 23. № 4. Article No. 042105. https://doi.org/10.1063/1.4945644Dubinov A.E., Saikov S.K., Tarakanov V.P. // Phys. Wave Phenom. 2017. V. 25. № 3. P. 238. https://doi.org/10.3103/S1541308X17030128Leopold J.G., Krasik Ya.E., Bliokh Y.P., Schamiloglu E. // Phys. Plasmas. 2020. V. 27. № 10. P. 103102-1. https://doi.org/10.1063/5.0022115Hwang C.S., Wu M.W., Song P.S., Hou W.S. // J. Appl. Phys. 1991. V. 69. № 3. P. 1247. https://doi.org/10.1063/1.347310Verma R., Shukla R., Sharma S.K. et al. // IEEE Trans. 2014. V. ED-61. № 1. P. 141. https://doi.org/10.1109/TED.2013.2288310