Кіріспе

Кері толқын осцилляторы (BWO), сондай-ақ карцинотрон немесе кері толқын түтігі деп аталады, вакуумдық түтік, ол терагерц диапазонына дейінгі микротолқындарды тудыру үшін қолданылады. Бұл қозғалмалы толқын түтігі отбасының мүшесі болып табылады және кең электрондық реттеу диапазоны бар осциллятор. Электрондық қару электронды сәуле шығарады, ол баяу толқындық құрылыммен өзара әрекеттеседі. Ол сәулеге қарсы қозғалмалы толқынды тарату арқылы тербелістерді сақтайды. Тудырылған электромагниттік толқынның топтық жылдамдығы электрондардың қозғалыс бағытына қарама-қарсы бағытта болады. Шығыс қуаты электрондық қарудың жанында бөлінеді. Оның екі негізгі түрі бар: ең қуатты M түрі (M BWO) және O түрі (O BWO). O түрінің шығыс қуаты әдетте 1000 ГГц-де 1 мВт-тан 200 ГГц-де 50 мВт-қа дейін болады. Карцинотрондар қуатты және тұрақты микротолқынды көздер ретінде қолданылады. Олардың жақсы сапалы толқын фронты (төменде қараңыз) терагерцтік бейнелеуде жарықтандыру құрылдары ретінде қолданылуына мүмкіндік береді. Кері толқын осцилляторлары 1951 жылы Бернард Эпштейнмен M түрінде және Рудольф Компфнермен O түрінде демонстрацияланды. M түріндегі BWO – бұл магнитронның өзара әрекеттесуінің кернеумен басқарылатын, резонанссыз экстраполяциясы. Екі түрін де үдеткіш кернеуді өзгерту арқылы жиіліктердің кең диапазонында реттеуге болады. Олар жолақтың барлық бөлігіне бірден сәуле шығаратын сияқты жылдамдықпен сканерленуі мүмкін, бұл оларды тиімді радарлық кедергі жасауға және радар жиілігіне жылдам бейімделуге қолайлы етеді. Карцинотрондар әуедегі радарлық кедергі жасаушыларды өте тиімді етуге мүмкіндік берді. Алайда, жиілікті өзгерте алатын радарлар жиілікті соншалықты жылдам өзгерте алады, кедергі жасаушыны кең жолақты кедергі жасауға мәжбүр етеді, бұл оның шығыс қуатын азайтып, тиімділігін айтарлықтай төмендетеді. Карцинотрондар ғылыми-зерттеу, азаматтық және әскери салаларда қолданылады. Мысалы, Чехословакияның Kopac пассивті сенсоры және Ramona пассивті сенсорлық әуе қорғанысын анықтау жүйелері өз қабылдағыш жүйелерінде карцинотрондарды қолданды.

Негізгі түсінік

[[Файл:Артқа қарай толқын осцилляторының негізгі принципінің схемасы.svg|thumb|Концептуалды схема. Сигналдар кірістен шығысқа қарай, суреттегі мәтінде сипатталғандай қозғалады.

BWO

BWO спиральді TWT-ге ұқсас принциппен құрастырылған. Дегенмен, радиожиіліктік сигнал электрондық сәулемен бірдей (немесе ұқсас) бағытта таралуының орнына, бастапқы сигнал сәулеге тік бұрышта қозғалады. Бұл әдетте тіктөртбұрышты толқын жетекшенің ішінен тесік бұрғылап, сәулені сол тесіктен өткізу арқылы іске асырылады. Содан кейін толқын жетекше екі тік бұрылыс жасап, С әрпіндей пішінге ие болып, сәулені қайтадан кесіп өтеді. Бұл негізгі схема түтіктің бойында қайталанылады, нәтижесінде толқын жетекше сәулені бірнеше рет кесіп өтеді, S пішіндерін құрайды. Бастапқы радиожиіліктік сигнал TWT-де энергия алынатын жерден, яғни алыс жағынан кіреді. Сәуле арқылы өтетін сигналдың әсері жылдамдық модуляциясын тудырады, бірақ радиожиіліктік сигналдың бағыты мен толқын жетекшенің ерекшеліктеріне байланысты бұл модуляция алға емес, кері бағытта қозғалады. Бұл таралу, баяу толқын, RF сигналының сол фазасымен бірге бүктелген толқын жетекшенің келесі тесігіне жетеді. Бұл дәстүрлі TWT сияқты күшейтуге мүмкіндік береді. Жабдықтың қуат көзінің кернеуін өзгерту арқылы, құрылғы кез келген қажетті жиілікті, барлық қолданыстағы микротолқынды күшейткіштерге қарағанда әлдеқайда кең диапазонда шығара алады. Қуыс магнитрон физикалық өлшемдерімен анықталатын бір ғана жиілікте жұмыс істейді, ал клистрон сыртқы сигналды күшейтеді, бірақ тек жиіліктердің тар диапазонында ғана тиімді жұмыс істейді.

M типті BWO

M типті карцинотрон немесе M типті кері толқын осцилляторы, магнетрондарға ұқсас, E және B магнит өрістерін қиылысқан статикалық электр өрісін пайдаланады, E және B-ға перпендикуляр қозғалатын электрондық жапырақ шоғын, E/B жылдамдығымен баяу толқындық тізбек бойына шоғырландыру үшін. Толқынның бір кеңістіктік гармоникасының фазалық жылдамдығы электрон жылдамдығына тең болғанда күшті өзара әсерлесу пайда болады. Радиожиілік өрістің Ez және Ey компоненттері өзара әрекеттесуге қатысады (Ey статикалық E өрісіне параллель). Баяу толқынның баяулатушы Ez электр өрісіндегі электрондар, E статикалық электр өрісіндегі потенциалдық энергиясын жоғалтып, тізбекке жетеді. Жалғыз электрод катодтан теріс, бұл баяу толқын кеңістіктік гармоникасымен өзара әрекеттескенде энергия алған электрондарды жинаудан сақтану үшін жасалған.

О-түрлі BWO

O типті карцинотрон немесе O типті кері толқын осцилляторы, магнит өрісімен бойлық бағытта фокусталған электронды сәуле және сәулемен өзара әрекеттесетін баяу толқын тізбегін пайдаланады. Сәуленің соңында коллектор сәулені жинайды.

O-BWO спектрлік тазалығы және шу

BWO – кернеуді реттейтін осциллятор, оның кернеуді реттеу жылдамдығы тікелей схеманың таралу қасиеттерімен байланысты. Осцилляция схемада таралатын толқын шоғының баяу кеңістік заряд толқынымен синхронды болатын жиілікте басталады. BWO басқа осцилляторларға қарағанда сыртқы өзгерістерге көбірек сезімтал. Дегенмен, оның фазалық немесе жиіліктік құлыптау мүмкіндігі дәлелденді, бұл гетеродиндік жергілікті осциллятор ретінде табысты жұмыс істеуге мүмкіндік берді.

Шу

Субмиллиметрлік толқынды BWO-лар бойынша (de Graauw және басқалар, 1978) жүргізілген өлшеулер осы толқын ұзындығы диапазонында 120 дБ/МГц сигнал-шу арақатынасын күтуге болатынын көрсетті. Жергілікті осциллятор ретінде BWO қолданылатын гетеродиндік анықтауда, бұл көрсеткіш осциллятордың қосымша шу температурасының 1000–3000 К құрайтынымен сәйкес келеді.