Возбуждение волноводов и резонаторов электронными потоками

Abstract

Уравнения возбуждения волноводов и резонаторов сторонними источниками применяют при решении задач в электро- динамике, электронике СВЧ и терагерцевой электронике. Авторы ряда монографий описывают алгоритм решения задачи о возбу- ждении, представляя волновод (или резонатор) в области сторонних токов регулярным и, как следствие, исходя из условия ортого- нальности собственных волн регулярного волновода в этой области. В реальности сторонние токи заданы на элементах возбужде- ния (штыри, петли, щели и окна в стенках волновода или резонатора), которые превращают названные электродинамические сис- темы в нерегулярные, происходит дифракция и рассеяние волн в области сторонних источников. В связи с этим общеизвестные уравнения возбуждения из упомянутых монографий нельзя применять при решении задач о возбуждении сторонними источниками нерегулярных электродинамических систем. В вакуумных электронных приборах СВЧ это ограничение отпадает: сторонние элект- рические токи формируются потоками свободных электронов, а элементы возбуждения – цели, петли, окна – отсутствуют. Однако возникает другое препятствие: в вакуумных источниках микроволнового излучения, в отличие от пассивной электродинамики, области возбуждения не фиксированы в пространстве, поэтому имеет место поперечное фазирование электронов. В данной работе в общем виде сформулированы уравнения возбуждения волноводов и резонаторов электронными потоками в условиях трехмерного фазирования электронов. Применение этих уравнений существенно расширяет область решаемых задач в электродинамике и ваку- умной микроволновой электронике (в частности, в электронике новых типов гироприборов).