@InProceedings{SantosSáCastMaci:2008:FoMiAl,
author = "Santos, Alexandre and S{\'a}, Benedito and Castro, Joaquim
Jos{\'e} Barroso de and Maciel, Homero",
affiliation = "{Instituto de Aeron{\'a}utica e Espa{\c{c}}o} and IAE/ITA and
{Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)} and {Instituto
Tecnol{\'o}gico de Aeron{\'a}utica}",
title = "Fonte de Microondas de Alta Pot{\^e}ncia na
Configura{\c{c}}{\~a}o Vircator de 1GW/2GHz",
year = "2008",
organization = "Simp{\'o}sio de Aplica{\c{c}}{\~o}es Operacionais em {\'A}reas
de Defesa, 10. (SIGE).",
abstract = "Desde a descoberta da rela{\c{c}}{\~a}o de Child-Langmuir (1911)
sabe-se que ao se exceder o valor da corrente limite em um diodo
tem-se a forma{\c{c}}{\~a}o de um catodo virtual. A partir
da{\'{\i}} v{\'a}rios estudos foram efetuados abordando as
caracter{\'{\i}}sticas de fluxos de cargas que ultrapassam os
valores limites. Os primeiros trabalhos que apresentaram a
utiliza{\c{c}}{\~a}o da oscila{\c{c}}{\~a}o do catodo virtual
para produ{\c{c}}{\~a}o de microondas ocorreram no final dos
anos 70, iniciando a hist{\'o}ria do vircator e sua
utiliza{\c{c}}{\~a}o como fonte de microondas de alta
pot{\^e}ncia (pico pot{\^e}ncia > 100MW). Comparado com outras
fontes de microondas de alta pot{\^e}ncia, a grande desvantagem
apresentada pelo vircator era seu baixo rendimento (a
convers{\~a}o de energia dc do feixe injetado em energia de rf de
sa{\'{\i}}da), inferior a 5%. Assim, as diferentes
configura{\c{c}}{\~o}es que foram propostas tinham como objetivo
principal elevar esse rendimento, como por exemplo, o reditron
(reflected electron discrimination tube) que apresentou
rendimentos da ordem de 6%, ou mais recentemente o vircator
coaxial e o vircator com dois feixes em contrafluxo, com os quais
se obtiveram rendimentos da ordem de 10%. O vircator {\'e} um
dispositivo construtivamente simples que, entretanto, apresenta
uma din{\^a}mica de funcionamento com fen{\^o}menos
f{\'{\i}}sicos fortemente n{\~a}o lineares. Essa n{\~a}o
linearidade faz com que tanto a previs{\~a}o como a
interpreta{\c{c}}{\~a}o dos fen{\^o}menos observados seja
bastante complexa. No cerne dessa din{\^a}mica tem-se o
comportamento de um feixe de el{\'e}trons relativ{\'{\i}}sticos
percorrendo uma regi{\~a}o, a qual possui um valor associado de
carga espacial limite inferior {\`a} quantidade de cargas
presentes no feixe. Dessa forma tem-se a forma{\c{c}}{\~a}o de
um catodo virtual e a a{\c{c}}{\~a}o desse catodo virtual leva,
por sua vez, a separa{\c{c}}{\~a}o do feixe de el{\'e}trons em
uma parcela transmitida e outra refletida. S{\~a}o as
intera{\c{c}}{\~o}es dessas duas parcelas do feixe com o catodo
virtual, somada {\`a} influ{\^e}ncia das
realimenta{\c{c}}{\~o}es provenientes de uma cavidade
ressonante, que geram a radia{\c{c}}{\~a}o de microondas
desejada. Nesse trabalho explora-se com o c{\'o}digo Karat a
configura{\c{c}}{\~a}o com dois feixes em contrafluxo
determinando a influ{\^e}ncia que a varia{\c{c}}{\~a}o de
determinados par{\^a}metros exercem no desempenho do sistema. O
Karat {\'e} um c{\'o}digo que utiliza o m{\'e}todo PIC
(particle in cell) para efetuar a simula{\c{c}}{\~a}o das
part{\'{\i}}culas em um ambiente eletromagn{\'e}tico e
relativ{\'{\i}}stico. Trata-se de um c{\'o}digo j{\'a}
consagrado e utilizado em diversas publica{\c{c}}{\~o}es
internacionais. Nesse processo de investiga{\c{c}}{\~a}o
chegou-se a uma configura{\c{c}}{\~a}o de vircator capaz de
gerar um sinal de 2GHz com pot{\^e}ncia de 1GW. Considerando
simula{\c{c}}{\~o}es com inje{\c{c}}{\~a}o direta de energia,
atrav{\'e}s da defini{\c{c}}{\~a}o arbitr{\'a}ria dos feixes
de el{\'e}trons, obtiveram-se rendimentos da ordem de 32%. O
objetivo atual {\'e} obter rendimentos dessa ordem utilizando uma
estrat{\'e}gia de simula{\c{c}}{\~a}o mais condizente com a
opera{\c{c}}{\~a}o real deste tipo de dispositivo. Essa nova
estrat{\'e}gia consiste em considerar o sistema alimentado por um
pulso de tens{\~a}o que {\'e} respons{\'a}vel por gerar os
feixes de el{\'e}trons acelerados. S{\~a}o apresentados nesse
trabalho resultados recentes obtidos com a utiliza{\c{c}}{\~a}o
dessa estrat{\'e}gia de simula{\c{c}}{\~a}o.",
conference-location = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos, SP",
conference-year = "24 - 26 set.",
label = "self-archiving-INPE-MCTIC-GOV-BR",
language = "pt",
targetfile = "santos_fonte.pdf",
urlaccessdate = "2020, Dec. 03"
}