Разработка и моделирование миниатюрной широкополосной лампы бегущей волны миллиметрового диапазона с периодической магнитной фокусировкой ленточного электронного пучка для высокоскоростных систем наземной и космической связи
| Название НИОКТР | Разработка и моделирование миниатюрной широкополосной лампы бегущей волны миллиметрового диапазона с периодической магнитной фокусировкой ленточного электронного пучка для высокоскоростных систем наземной и космической связи |
|---|---|
| Аннотация | Проект направлен на решение фундаментальной проблемы современной СВЧ-электроники и радиофизики – разработку миниатюрного широкополосного усилителя когерентного электромагнитного излучения миллиметрового диапазона с выходной мощностью до 100 Вт. Миллиметровый или субтерагерцевый диапазон электромагнитного излучения на данный момент остается одним из наименее освоенных, что связанно с критическим снижением выходных мощностей приборов как вакуумной, так и твердотельной электроники при работе на частотах порядка 100 ГГц и выше. При этом приборы миллиметрового диапазона являются перспективными для использования в современных наземных и космических системах высокоскоростной беспроводной передачи данных. Также такие усилители могут найти себе применение в приборах спектроскопии, медицины, в различных устройствах обеспечения безопасности и противодействия терроризму. Наибольший интерес для освоения миллиметрового диапазона электромагнитного излучения представляет лампа бегущей волны (ЛБВ) – прибор вакуумной СВЧ-электроники. ЛБВ-усилитель миллиметрового диапазона при возможных компактных размерах способен обеспечить высокие значения выходной мощности и коэффициента усиления в широком диапазоне рабочих частот. Также известно, что с ростом рабочих частот поперечные размеры приборов сокращаются, что ограничивает использование классических спиральных ламп, в силу трудности их изготовления и формирования электронных пучков со сверхвысокой плотностью тока. Преодоление указанных трудностей возможно с использованием пространственно-развитых замедляющих систем (ЗС), в которых взаимодействие возможно с ленточными высокоаспектными электронными пучками в широком диапазоне частот. Примером таких ЗС является сдвоенная гребенка в прямоугольном волноводе. Конкретной целью проекта является разработка и исследование процессов электронно-волнового взаимодействия в миниатюрном ЛБВ-усилителе W-диапазона (75-110 ГГц) с ЗС типа сдвоенная гребенка, в которой взаимодействие возможно с пространственно-развитым ленточным электронным пучком с плотностью тока порядка 150 А/см^2 при напряжениях, не превышающих 15 кВ. Выходные характеристики соответствуют значениям выходной мощности до 100 Вт и ширине полосы усиления до 15 ГГц. Одной из ключевых задач проекта является разработка периодической магнитной системы для фокусировки интенсивных ленточных электронных пучков. Применение таких фокусирующих электронно-оптических систем позволяет обеспечить миниатюризацию прибора, снизить его массу, а также обеспечить длительное электронно-волновое взаимодействие с целью повышения выходных характеристик прибора. В связи с этим в рамках выполнения проекта будут решаться следующие задачи: 1. Определение закономерностей процессов фокусировки и исследование влияния параметров ленточных электронных пучков на процессы транспортировки в пролетном канале миниатюрного ЛБВ-усилителя и на параметры магнитной системы с использованием различных методов и программных пакетов; 2. Разработка конструкции периодической магнитной системы для фокусировки интенсивных ленточных электронных пучков для взаимодействия в миниатюрной ЛБВ W-диапазона с рабочими напряжениями менее 15 кВ и ЗС типа сдвоенная гребенка; 3. Оптимизация конструкции ЛБВ с целью обеспечения стабильности процессов электронно-волнового взаимодействия и улучшения выходных характеристик ЛБВ (повышение выходной мощности, увеличение ширины полосы высоких значений коэффициента усиления); 4. Исследование процессов электронно-волнового взаимодействия в ЛБВ W-диапазона с ленточным электронным пучком и магнитной периодической фокусирующей системой с учетом реального распределения электронов по энергиям и углам влёта в пространство взаимодействия. Решение указанного комплекса задач приведет к существенному продвижению в области создания миниатюрных мощных ЛБВ-усилителей миллиметрового диапазона, серийные аналоги которых на данный момент отсутствуют как в России, так и за рубежом. |
| Доступ к ОКОГУ исполнителя | False |
| Количество связанных РИД | 0 |
| Количество завершенных ИКРБС | 0 |
| Сумма бюджета | 3000.0 |
| Дата начала | 2025-09-15 |
| Дата окончания | 2027-06-30 |
| Номер контракта | 25-72-00050 |
| Дата контракта | 2025-09-15 |
| Количество отчетов | 2 |
| УДК | 621.385.6.029.6 |
| Количество просмотров | 4 |
| Руководитель работы | Торгашов Роман Антонович |
| Руководитель организации | Никитов Сергей Аполлонович |
| Исполнитель | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ ИМ. В.А.КОТЕЛЬНИКОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК |
| Заказчик | Российский научный фонд |
| Федеральная программа | Отсутствует |
| Госпрограмма | — |
| Основание НИОКТР | Грант |
| Последний статус | 2025-11-10 09:32:44 UTC, 2025-11-10 09:32:44 UTC |
| ОКПД | Нет |
| Отраслевой сегмент | — |
| Минздрав | — |
| Межгосударственная целевая программа | — |
| Ключевые слова | миллиметровый диапазон; лампа бегущей волны; беспроводные системы связи; ленточный электронный пучок; магнитная периодическая фокусирующая система |
| Соисполнители | — |
| Типы НИОКТР | Фундаментальное исследование |
| Приоритетные направления | — |
| Критические технологии | — |
| Рубрикатор | 29.35.45 - Вакуумные электронно-волновые приборы СВЧ-диапазона; 29.35.33 - Миллиметровые и субмиллиметровые волны |
| OECD | — |
| OESR | Техника и системы связи |
| Приоритеты научно-технического развития | а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта; |
| Регистрационные номера | — |