О нелинейной теории двухрезонаторного клистрона с пространством дрейфа в виде среды с комплексной диэлектрической проницаемостью

Цель настоящего исследования – построить приближенную нелинейную теорию клистрона-усилителя, в котором между входным и выходным резонатором вместо пространства дрейфа располагается среда с комплексной проводимостью или с метаматериалами с отрицательной диэлектрической проницаемостью. В рамках построенной теории рассчитать выходные характеристики (коэффициент усиления, выходную мощность и КПД) описываемого прибора и сравнить результаты с классическим двухрезонаторным клистроном. Методы. Поскольку в основе принципа работы резистивного усилителя и усилителя с комплексной проводимостью лежит именно волновой процесс, для построения нелинейной теории используется волновой метод Овчарова–Солнцева, основная идея которого в том, чтобы рассматривать переменную часть угла пролета электронов (периодическую функцию времени влета) с помощью ряда Фурье с небольшим количеством членов. Исследуется следующая модель: ионноскомпенсированный цилиндрический электронный поток пронизывает входной резонатор, модулируется по скорости и влетает в среду с комплексной диэлектрической проницаемостью и/или с произвольной комплексной проводимостью. Электронный поток описывается в рамках одномерной модели. Пронизывая сетки выходного резонатора, электронный поток наводит в нём высокочастотное поле. Результаты и заключение. Показано, что, если вместо пространства дрейфа между входным и выходным резонаторами располагается среда с комплексной диэлектрической проницаемостью, то расстояние между резонаторами можно уменьшить более чем вдвое с увеличением выходных характеристик.