Введение. 
Моделирование электродинамических параметров двухзазорного клистронного резонатора

В последнее время в конструкциях пролетных усилительных клистронов длинноволнового и средневолнового диапазонов частот находят все большее применение двухзазорные цилиндрические резонаторы с противофазным возбуждением, которые позволяют расширить полосу усиления, а также увеличить коэффициент усиления и КПД этих приборов [1,2].

Однако такие электродинамические системы более трудоемки в разработке, по сравнению с обычными однозазорными резонаторами, поскольку они не имеют аксиальной симметрии, а для получения заданных электродинамических характеристик клистрона требуют подбора большего числа геометрических параметров. Оптимальные размеры этих резонаторов приходится подбирать либо экспериментально, либо расчетным путем.

Применение программ точного моделирования трехмерных электродинамических структур — это новый подход, который играет важную роль в процессе проектирования электронных приборов и устройств СВЧ [3−5]. Разработанные программы строгого трехмерного численного расчета резонаторов, такие как CST MICROWAVE STUDIO и HFSSвычисляют многомодовые S-параметры и электромагнитные поля для трехмерной электродинамической системы произвольной формы. Их применение заменяет традиционное макетирование резонаторов методом «проб и ошибок», улучшая качество проектирования. Однако процесс машинного проектирования, так же как и эксперимент, чрезвычайно трудоемкий. К тому же, не всегда удается найти связь между S-параметрами и основными электродинамическими параметрами характеристиками резонаторов, такими, например, как емкость резонатора и характеристическое сопротивление (гдеэквивалентное сопротивление резонатора, — собственная добротность). Одним из путей уменьшения времени при машинном проектировании резонаторов является использование простых аналитических соотношений, позволяющих с достаточной для практики точностью, оперативно определять основные электродинамические параметры. Эти соотношения в большинстве случаев состоят из аналитических зависимостей, дополненных аппроксимацией эмпирических кривых или эмпирических формул [6, 7].

Так как в настоящее время отсутствуют адекватные приближенные математические моделидвухзазорного резонатора, то физическое и математическое моделирование этой электродинамической системы с целью построения удовлетворительной математической модели для расчета основных параметров двухзазорного резонатора является актуальной задачей.