45. Квантовые генераторы свч
Исторически первым квантовым прибором СВЧ является аммиачный генератор, структурная схема которого приведена на рис. 12.6. Он состоит из трех основных узлов: источника аммиака 1, сортирующего устройства 2 и объемного резонатора 3, настроенного на частоту перехода. Рабочим веществом являются молекулы аммиака NH3. Использование колебательных уровней молекул аммиака определяет частоту перехода, равную 23870, 14 МГц, на которой работает аммиачный генератор.
В качестве сортирующего устройства используется квадрупольный конденсатор (рис. 12.7), представляющий собой четыре параллельно расположенных металлических стержня, к которым прикладывается постоянное напряжение порядка 20 кВ. Напряженность электрического поля между стержнями максимальна вблизи стержней и равна нулю на оси симметрии конденсатора, вдоль которой распространяются молекулы аммиака. Под действием неоднородного электрического поля квадрупольного конденсатора происходит пространственное разделение молекул нижнего и верхнего уровней. Молекулы верхнего уровня будут двигаться по оси симметрии и направляться в объемный резонатор, а молекулы нижнего уровня будут отклоняться от оси симметрии и удаляться из устройства с помощью вакуумного насоса.
Молекулы верхнего уровня, влетевшие в резонатор, в первоначальный момент излучают свою энергию либо под действием флуктуаций электрического поля резонатора, либо спонтанно, в результате чего увеличивается плотность энергии p в резонаторе, а также усиливается вероятность pB21 индуцированного излучения энергии последующими молекулами. Поскольку через резонатор пролетают молекулы непрерывным потоком, то последующие молекулы излучают энергию под действием электромагнитного поля, обусловленного излучением предыдущих молекул.
Таким образом, осуществляется положительная обратная связь, в результате действия которой, в резонаторе возбуждаются колебания, мощность которых нарастает до установившегося значения. Посредством выходного волновода мощность из резонатора отводится в нагрузку.
Мощность аммиачных генераторов не превышает 10 -10 ÷ 10 -9 Вт.
Относительная стабильность частоты генератора
, (12.24)
где 
– абсолютные произвольные изменения частоты генерируемых колебаний,
– частота перехода для аммиачного генератора, не лучше 10 -9 .
Помимо аммиачного генератора используется квантовый водородный генератор, работающий на длине волны, равной 21 см. Относительное изменение его частоты не превышает 10 -11 , т.е. нестабильность на два порядка меньше по сравнению с аммиачным генератором.
В водородных генераторах используется энергетический переход, обусловленный расщеплением основного уровня атома водорода. Энергетический зазор между используемыми уровнями в водородном генераторе равен 510 -6 эВ, т.е. на два порядка меньше чем у аммиачного, поэтому выходная мощность также меньше и не превышает
10 -12 – 10 -11 Вт.
Водородный генератор состоит из тех же основных элементов, что и аммиачный генератор: источника газа, сортирующего устройства, резонатора.
Атомы водорода обладают магнитным дипольным моментом и для их сортировки используют неоднородное магнитное поле, создаваемое системой постоянных магнитов.
Высокая стабильность частоты квантовых генераторов позволяет использовать их в качестве активных стандартов частоты
Лекция №2 Тема: Общие принципы генерирования и усиления вч и свч колебаний
1. Классификация и физический механизм работы вч и свч генераторов
Основное назначение генератора состоит в преобразовании энергии источника постоянного тока в энергию ВЧ или СВЧ колебаний. Генераторы подразделяются на два основных типа:
— автогенераторы, работающие в режиме самовозбуждения или автоколебаний, частота которых определяется параметрами самого устройства;
-генераторы с внешним возбуждением, работающие в режиме усиления входного сигнала по мощности или умножения его частоты (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Основные типы генераторов
В обоих типах генераторов используются одни и те же типы электронных приборов и физические принципы их работы можно рассматривать в рамках общей теории.
Известно большое число разнообразных электронных приборов — электровакуумных и полупроводниковых, применяемых в генераторах. В основе работы всех типов электронных приборов лежит общий физический принцип: взаимодействие потока движущихся носителей заряда с электромагнитным полем. Различие состоит в разном характере этого взаимодействия и в способах управления потоком носителей заряда. Основные электронные приборы, используемые в генераторах:
- электровакуумные приборы (триоды, тетроды и др.);
- полупроводниковые приборы (транзисторы биполярные и полевые, диоды (туннельные, диоды Ганна и лавинно-пролетные));
- клистроны;
- лампы бегущей волны;
- приборы магнетронного типа.
2. Особенности построения генераторов на различных усилительных элементах Генератор на электровакуумном приборе
Принцип устройства генератора с триодом приведен на рис. 3.2. Поток носителей зарядов (электронов) движется в приборе от катода к аноду, проходя сквозь управляющую сетку. У
правление этим потоком — электростатическое, с помощью сигнала, приложенного к сетке. Ток прибора возбуждает электромагнитное поле в колебательном контуре, включенном в анодную цепь триода. В генераторе следует выполнить соотношение
, где
— частота сигнала,
— время пролета электронов. Рис. 3.2. Устройство генератора с триодом
Генератор на биполярном транзисторе
В приборе, состоящем из двух р-п-переходов, происходит перенос, как основных носителей заряда, так и неосновных. Управление током прибора осуществляется за счет заряда неосновных носителей заряда (в транзисторе типа n-р-n ими являются электроны), накапливаемых в области базы. С помощью входного сигнала, приложенного между базой и эмиттером, происходит управление этим процессом. Затем под действием постоянного напряжения носители из области базы переносятся к коллектору, возбуждая электромагнитное поле в колебательном контуре, включенном в коллекторную цепь транзистора. В транзисторном генераторе следует выполнить соотношение: 
, где
— частота сигнала
— время переноса носителей заряда из области базы к коллектору. 
Рис. 3.3. Устройство генератора на биполярном транзисторе
Генератор на полевом транзисторе
В полевом транзисторе происходит перенос только основных носителей заряда (обычно ими являются электроны) — от истока к стоку. Управление током в приборе осуществляется за счет воздействия электрического поля на поток основных носителей заряда, движущихся в полупроводниковом канале. Это управляющее поле, создаваемое внешним сигналом возбуждения, приложенным к затвору, направлено перпендикулярно потоку. Как и в предыдущем случае, в генераторе с полевым транзистором следует выполнить условие: 
, где
— частота сигнала;
— время переноса носителей заряда от истока к стоку. 
Рис. 3.4. Устройство генератора на полевом транзисторе
10.1. Принципы генерирования сигналов свч
Существующие генераторы сигналов СВЧ построены на различных принципах действия. В основу генератора могут быть положены такие электронные приборы, как клистрон, магнетрон, оротрон, транзистор, лампа бегущей волны (ЛБВ), лампа обратной волны (ЛОВ) и различные типы полупроводниковых диодов: лавинно-пролетные (ЛПД), диоды Ганна, диоды с накоплением заряда (ДНЗ). Известны и другие типы источников СВЧ колебаний. Каждый из названных электронных приборов имеет свои области применения, преимущества и недостатки. Например, наибольшую выходную мощность можно получить с помощью магнетронов и мазеров на циклотронном резонансе, которая ограничивается мощностью электрического пробоя используемого тракта. Максимальная выходная мощность измерительных генераторов обычно не превышает 10 -2 —10Вт, что оказывается достаточным для большинства задач, решаемых в измерительной технике. В качестве источников СВЧ колебаний в измерительных генераторах наибольшее распространение получили клистроны, диоды Ганна, транзисторы и лампы обратной волны.
Общий принцип действия электровакуумных генераторов и усилителей СВЧ основан на взаимодействии электронного потока с электромагнитным полем, когда осуществляется преобразование кинетической энергии электронов в энергию электромагнитных колебаний. Электроны приобретают кинетическую энергию от источников постоянного тока, питающих генератор или усилитель. Таким образом, мощность постоянного тока с определенным коэффициентом полезного действия преобразуется в мощность электромагнитных СВЧ колебаний. С энергетической точки зрения коэффициента полезного действия является важной характеристикой генераторного прибора, однако мощность измерительных генераторов мала, а условия применения практически не ограничивают потребляемую мощность, поэтому КПД на измерительные генераторы не нормируется.
Рис. 9.70. Схема отражательного клистрона
Наибольшее распространение в качестве источников СВЧ колебаний получили отражательные клистроны (рис.9.1). Отражательный клистрон имеет только один резонатор. Электроны, вылетающие с катода К, ускоряются напряжением сетки С и пролетают резонатор Р, который модулирует их по скорости. Затем они тормозятся отрицательным напряжением отражателя О и возвращаются обратно, группируясь при этом в сгустки. При обратном пролете резонатора электроны тормозятся и отдают накопленную энергию электромагнитному полю резонатора, в котором таким образом поддерживаются незатухающие колебания. Из резонатора мощность выводится в выходной тракт через элемент связи. Изменение напряжения на отражателе приводит к изменению частоты сигнала и его мощности. Последнее обстоятельство широко используется для модуляции и подстройки частоты генератора и для его синхронизации от источника колебаний стабильной частоты. В современной технике клистроны используются для генерации колебаний с частотой от нескольких гигагерц до 200 ГГц.
В последнее время все большее распространение получают генераторы на диодах Ганна, позволяющие генерировать электромагнитные колебания с частотой от 1 до 150 ГГц при уровне мощности в непрерывном режиме до 1 Вт, а в импульсном — до 1000 Вт. Принцип действия этих диодов основан на эффекте Ганна — генерации СВЧ колебаний электрического тока в полупроводнике с N-образной вольт-амперной характеристикой. Эффект впервые был обнаружен в 1963 г. американским физиком Дж. Ганном в кристалле арсенида галлия. Падающий участок вольт-амперной характеристики диода, на котором дифференциальное сопротивление отрицательно, объясняется квантовой теорией электрического спектра электронов в кристалле. Электромагнитные колебания в кристалле возникают следующим образом. В объеме полупроводника с отрицательным дифференциальным сопротивлением однородное распределение электрического поля становится неустойчивым. Пусть, например, образовалась случайная неоднородность поля (в виде дипольного слоя). Учитывая, что при отрицательном дифференциальном сопротивлении ток меньше в той области, где поле больше, число электронов, втекающих в область повышенной концентрации будет больше, чем число вытекающих из этой области электронов. В результате неоднородность поля нарастает и образуется так называемый домен Ганна — область сильного электрического поля. Вне этого домена напряженность поля меньше критической, полупроводник обладает положительным дифференциальным сопротивлением и новые домены в нем не образуются. Домен состоит из электронов проводимости, поэтому движется со скоростью, близкой к дрейфовой скорости электронов v в полупроводнике. Домен возникает вблизи катода и, пройдя всю длину полупроводника ℓ, исчезает на аноде. После исчезновения домена падение напряжения на полупроводнике возрастает с одновременным возрастанием тока, и после превышения критической напряженности поля вблизи катода образуется новый домен. Таким образом, ток в полупроводнике периодически колеблется, период колебаний определяется временем перемещения домена, и частота определяется по формуле f = v/l. Для арсенида галлия v~10 7 см/с и при длине кристалла 50—300 мкм частота колебаний составляет 0,3— 2 ГГц.
Преобразование мощности постоянного тока в мощность СВЧ колебаний происходит во всем объеме полупроводникового диода Ганна, а не в узкой области р—п перехода, что позволяет получить большую по сравнению с другими твердотельными приборами мощность СВЧ колебаний. Диод Ганна устанавливается в коаксиальный, волноводный или коаксиально-волноводный резонатор. Частота генерации изменяется в широком диапазоне частот механической перестройкой резонатора. Электронная перестройка частоты осуществляется в небольших пределах изменением напряжения питания. Для перестройки частоты на 5—20 МГц необходимо изменить напряжение питания примерно на 1 В.
Электронная перестройка частоты в широком диапазоне может быть осуществлена в генераторах, где источником колебаний является лампа обратной волны. В лампах бегущей и обратной волны усиление и генерация СВЧ колебаний так же, как и в клистронах, достигается за счет преобразования кинетической энергии электронов в энергию электромагнитных колебаний. Сначала электроны в пучке модулируются по скорости, и, пролетая некоторое расстояние, они тоже группируются в сгустки, но тормозятся и отдают энергию не один раз, а многократно, так как ЛБВ и ЛОВ содержат не один зазор резонатора, в котором тормозятся электроны при пролете, а множество одинаковых зазоров, включенных в общую передающую линию. Электронные сгустки должны проходить каждый зазор в одной и той же фазе, когда тормозящее электрическое поле максимально. Следовательно, скорость волны, бегущей по линии, v и скорость сгустков электронов v0 должны быть примерно равными. Это условие называют условием синхронизма электронов и бегущей волны. Условие синхронизма является необходимым для усиления или генерации электромагнитных колебаний. Скорость электронов v0 не может достигать скорости света с, с которой распространяется электромагнитная волна в свободном пространстве. Обычно выбирают v0≈0,1 с, поэтому для достижения условия синхронизма передающая линия должна обладать свойствами линии задержки. В качестве такой линии, называемой замедляющей системой, может быть использован зигзагообразный волновод, спираль, гребенка и т. и
Рис. 9.71 (а) Схема устройства усилительной ЛБВ
Изображенная ЛБВ относится к О-типу, для которого направление магнитного поля совпадает с направлением прямолинейного электронного пучка и служит только для фокусировки пучка. Существуют также ЛБВ и.ЛОВ типа М, в которых магнитное поле является поперечным и электроны в таких лампах двигаются, как в магнетронах, в скрещенных электрическом и магнитном полях. ЛОВ типа М иногда называют карцинотронами и используют для генерации большой мощности.
ЛБВ О-типа состоит из подогреваемого катода 1, анода (ускоряющего электрода) 2, коллектора 3, спирали (замедляющей системы) 4. Поверх вакуумного баллона лампы размещена фокусирующая магнитная система — соленоид 5. Ввод и вывод СВЧ мощности осуществляется через коаксиальные вход 7 и выход 6. Работа ЛБВ происходит следующим образом. Приложенное напряжение U обеспечивает ускорение электронов до скорости порядка 0,1 с, постоянное магнитное поле фокусирует электронный пучок. Пролетая начальный участок замедляющей системы (спирали), электроны модулируются по скорости. Продвигаясь далее, электроны группируются в сгустки, которые наводят в замедляющей системе ток и создают тормозящее их движение СВЧ поле. Таким образом, кинетическая энергия электронов преобразуется в энергию СВЧ колебаний, которые через коаксиальный выход поступают в тракт. Электроны, пролетевшие вдоль замедляющей системы, попадают на коллектор и возвращаются в источник питания. Коэффициент усиления ЛБВ может быть достаточно большим — (40—50 дБ). Рассматривая процесс усиления волн в ЛБВ, можно увидеть аналогию с процессом образования нарастающих волн на поверхности воды, когда скорость ветра превышает фазовую скорость волн.
Рис. 9.2(б) Схема лампы бегущей волны: б – ЛОВ
Принцип действия ЛОВ отличается от описанного для ЛБВ тем, что движение электронов и нарастающей электромагнитной волны противоположны по направлению. Отсюда происходит название — лампа обратной волны. Схема ЛОВ изображена на рис.9.2, б. Она также содержит подогреваемый катод 1, анод 2, коллектор 3, спираль 4, соленоид 5 и выход 6, но в отличие от ЛБВ, имеет согласованную нагрузку 7, расположенную в конце спирали, вблизи коллектора. Если бы замедляющая система была однородной, волна, распространяющаяся со стороны коллектора, по спирали, не имела бы эффективного взаимодействия с электронным пучком. Однако замедляющая система спирали представляет собой периодическую структуру, т. е. множество периодически повторяющихся неоднородностей. При определенной скорости v0 электроны, двигающиеся навстречу распространяющейся от коллектора волны, могут при прохождении неоднородностей спирали встречать одну и ту же фазу электромагнитных колебаний. В этом случае выполняется условие синхронизма и происходит нарастание амплитуды колебаний. Электроны отдают свою кинетическую энергию полю замедляющей системы, а электромагнитная волна, распространяющаяся от согласованной нагрузки, переносит эту энергию на выход ЛОВ, модулируя при этом по скорости другие электроны, влетающие в поле спирали с катода. Таким образом, электронный пучок в ЛОВ представляет собой не только источник энергии для электромагнитных колебаний, но и звено положительной обратной связи, в результате действия которой и возникают колебания. Согласованная нагрузка 7 служит для улучшения согласования ЛОВ с трактом и уменьшения коэффициента отражения выхода генератора.
Характерная особенность и основное преимущество ЛОВ перед другими типами генераторов — это возможность плавной электронной перестройки частоты генерируемых колебаний в широком диапазоне. Диапазон перестройки ЛОВ может достигать нескольких октав. ЛОВ чаще всего применяются в генераторах качающейся частоты (свип-генераторах). Частота колебаний, генерируемых ЛОВ, может достигать 1500 ГГц.
Последние достижения в области полупроводниковой технологии позволили создать транзисторы, которые можно использовать в качестве источников СВЧ колебаний. Принцип действия транзисторов при этом остается таким же, как в диапазоне более низких частот, однако конструктивно элементы схемы СВЧ генератора отличаются и имеют особенности, характерные для СВЧ диапазона. Частота колебаний транзисторных генераторов достигает нескольких ГГц. Принципиально могут быть разработаны генераторы и усилители на полевых транзисторах со структурой металл—окисел—полупроводник и металл—диэлектрик—полупроводник в диапазоне частот до 40 ГГц. Преимуществом транзисторных генераторов по сравнению с генераторами на диодах Ганна и лавинно-пролетных диодах является низкий уровень шумов, т. е. более высокая стабильность частоты и выходной мощности. Частотный шум генераторов на диодах Ганна того же порядка, что и у генераторов с отражательным клистроном; амплитудные шумы примерно на 30 дБ меньше частотных.
В настоящее время ведутся поиски новых принципов генерирования электромагнитных колебаний, постоянно расширяются диапазоны частот и уровней выходной мощности генераторов, в разрабатываемые генераторы всех типов вводится автоматизация.
RU2067336C1 — Генератор свч-излучения — Google Patents
Publication number RU2067336C1 RU2067336C1 SU4517070A RU2067336C1 RU 2067336 C1 RU2067336 C1 RU 2067336C1 SU 4517070 A SU4517070 A SU 4517070A RU 2067336 C1 RU2067336 C1 RU 2067336C1 Authority RU Russia Prior art keywords anode cathode generator resonators microwave Prior art date 1989-06-27 Application number Other languages English ( en ) Inventor В.Л. Грошев А.В. Грошев Original Assignee Грошев Владимир Львович Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.) 1989-06-27 Filing date 1989-06-27 Publication date 1996-09-27 1989-06-27 Application filed by Грошев Владимир Львович filed Critical Грошев Владимир Львович 1989-06-27 Priority to SU4517070 priority Critical patent/RU2067336C1/ru 1996-09-27 Application granted granted Critical 1996-09-27 Publication of RU2067336C1 publication Critical patent/RU2067336C1/ru
Links
Images
Abstract
Использование: в специальных системах передачи СВЧ-энергии на расстояние, в радиолокации, в системах радиовидения, в системах нагрева плазмы. Сущность изобретения: в генераторе СВЧ-излучения, содержащем модуль, состоящий из анодных резонаторов с щелями связи, образующих анодный резонаторный блок, и катод, щели связи смещены по азимуту относительно середины анодных резонаторов на одинаковое расстояние и в одном направлении, а в катоде симметрично анодным, выполнены катодные объемные резонаторы. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.
Description
Изобретение относится к генерированию СВЧ-колебаний и может найти применение в специальных системах передачи СВЧ-энергии на расстояние, в радиолокации, в системах радиовидения, в системах нагрева плазмы и др.
Известны устройства для генерирования СВЧ-колебаний, содержащие расположенные вдоль прямой линии электрически связанные объемные резонаторы со щелями связи и внешние магнитные системы для создания магнитного поля в рабочем канале. Эти устройства могут быть как генераторами, так и усилителями (ЛБВ и ЛОВ типа М) [1]
Недостатками всех этих устройств является то, что преобразование энергии электронных потоков происходит в небольшом объеме внешнего магнитного поля, что не позволяет получить высокую мощность и удельную мощность на единицу массы и единицу объема прибора. Значительные части массы и объема аналогов занимают внешние магнитные системы, которые вносят основное ограничение на относительную величину объема рабочего канала, мощность и удельную мощность прибора.
Известен генератор СВЧ-излучения, содержащий генераторный модуль, состоящий из расположенных по окружности электрически соединенных анодных резонаторов со щелями связи, образующих анодный резонаторный блок и катод [2]
Прототипу присущи все недостатки, указанные для аналогов. Кроме того, этот генератор имеет сравнительно сложную конструкцию.
Целью изобретения является упрощение конструкции и увеличение выходной мощности.
Цель изобретения достигается тем, что в генераторе СВЧ-излучения, содержащем генераторный модуль, состоящий из расположенных по окружности электрически соединенных анодных и объемных резонаторов со щелями связи, образующих анодный резонаторный блок, и катод, щели связи смещены по азимуту относительно середин анодных резонаторов на одинаковое расстояние и в одном направлении, а в катоде, симметрично анодным, выполнены катодные объемные резонаторы со щелями связи.
Дополнительно цель изобретения достигается тем, что генератор СВЧ-излучения содержит не менее двух генераторных модулей, расположенных соосно на расстоянии в половину рабочей длины волны и заключенных в общую волноводную систему.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1 7.
На фиг. 1 показан поперечный разрез одной секции генераторного модуля, где 1 анодная секция, 2 анодная ламель, 3 внутренний объем анодного резонатора, 4 щели связи, 5 выходная щель, 6 катодная секция, 7 — катодная ламель, 8 внутренний объем катодного резонатора, 9 катодные щели, 10 электронные эмиттеры любого известного вида 11, 12 электрические зажимы для подвода электрической энергии от внешнего источника. Анодные и катодные секции расположены вдоль образующей окружности, как показано на фиг. 2 (поперечный разрез), где 13 радиальные токоподводы к катодным ламелям, 14 — корпус коаксиального резонатора волн Ноп, 15 радиальные токоподводы к анодным секциям, 16 радиальные токоподводы к катодным секциям, 17 прорезь или катодный резонатор длинных волн. Анодные и катодные щели связи смещены по азимуту относительно середин анодных резонаторов на одинаковое расстояние и в одном направлении.
При работе генератора к зажимам 11, 12 каждой секции подают один и тот же высоковольтный импульс напряжения в несколько сотен кВ. Под действием напряжения формируется ток автоэлектронной эмиссии со средней плотностью радиального тока jr со всех поверхностей эмиттеров 10 (фиг. 1). В анодных и катодных ламелях 2, 7 протекает азимутальная составляющая анодного тока ja, модуль которого возрастает к точкам крепления ламелей к секциям. Азимутальная составляющая анодного тока создает в рабочем канале поперечное магнитное поле с индукцией В. Под действием этого поля электроны приобретают азимутальную скорость V, значение которой возрастает от 0 у катода до релятивистской у анода.
На фиг. 3 показаны расчетные графики зависимости средней плотности тока и азимутальной скорости V электронов для одного из режимов работы генератора: амплитуда импульса напряжения 500 кВ, длительность импульса 10 -7 c. Графики скорости электронов на половине расстояния межэлектродного зазора (r l/2) и у анода (r l) имеют участок плато, что обеспечивает автоматическое поддержание условия синхронизации с учетом допустимого диапазона на всем протяжении длительности импульса или рабочего промежутка времени tp. В режиме преобразования энергии импульса напряжения в энергию СВЧ-колебаний работа генератора подобна работе релятивистского магнетрона.
Отсутствие внешнего магнита позволяет расположить соосно на расстоянии в половину рабочей длины волны любое количество генераторных модулей, заключенных в общую волноводную систему.
На фиг. 4 показан продольный разрез генератора, содержащего четыре генераторных модуля, где 19 анодный резонаторный блок модуля, 20 катодный блок, 21 радиальный токоподвод, 22 связки, которые одновременно выполняют роль токоподводов к анодным секциям, 23 изолирующая втулка, 24 рупор, 25 — конус, 26 проходная диафрагма из диэлектрика, 27 дополнительные формирующие втулки. Генераторные модули расположены в корпусе коаксиального резонатора волн Ноп, образующие общую волноводную систему для всех генераторных модулей. Для данной схемы подвод первичной энергии осуществляется по коаксиальным электродам 11, 12 с одной стороны генератора. Количество генераторных модулей ограничивается возрастанием плотности мощности излучения на входе излучателя из рупора 24 и конуса 25 и пробоем диафрагмы 26.
При работе генератора по схеме на фиг. 4 СВЧ-энергия из резонатора 14 выводится непосредственно на излучение через рупор 24.
Генераторные модули 30 (фиг. 5) могут быть расположены в тороидальном резонаторе 31 волн Ноп с радиальными токоподводами 11, 12. Большой радиус тороидального резонатора 31 должен быть значительно больше длины волны колебаний. СВЧ-энергия из резонатора 31 при работе генератора может выводиться через фидерные линии 32 любого известного вида.
На фиг. 6 показан продольный разрез излучающей системы на основе генераторов с тороидальными резонаторами 31, где 33 поверхность решетки. В зависимости от длины волны СВЧ-энергия может выводится к решетке или вибраторами 34, или гибкими прямоугольными волноводами с излучающими рупорами на выходе. Синхронизация колебаний в соседних тороидальных резонаторах осуществляется связками 37. Все генераторные модулей 30 и тороидальных резонаторов 31 можно получить любой требуемый уровень мощности излучения. Мощность излучения ограничивается пробоем среды на поверхности решетки и мощностью источника питания.
На фиг. 7 показана развертка части анодных ламелей 2, на которых изображены мгновенные распределения зарядов q и высокочастного поля Е в одной из плоскостей радиального сечения при возбуждении π-колебаний. Токоподводы 12 и связки 22 находятся в точках нулевых потенциалов высокочастотных колебаний. Заряды и поля в анодных резонаторах и на ламелях соседних генераторных модулей колеблются в противофазе. Поперечное магнитное поле В всех генераторных модулей направлено в одну сторону. Расстояния между соседними модулями по плоскостям экваториальных сечений модулей Zc равны половине рабочей длине волны.
Технико-экономическая эффективность генератора обусловлена новым выполнением конструкции, что исключило необходимость применения внешних магнитов и существенно упростило конструкцию. Отсутствие внешних магнитов позволяет располагать соосно любое количество генераторных модулей, что позволяет увеличить мощность до любого требуемого уровня.
Источники информации
1. Лебедев Н.В. Техника и приборы СВЧ. т. 2, М. Высшая школа, 1972, с. 107, 375.
Диденко А. Н. и др. Мощные СВЧ-импульсы наносекундной длительности. М. Энергоатомиздат, 1984, с. 112. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 ЫЫЫ6
Claims ( 2 )
1. Генератор СВЧ -излучения, содержащий генераторный модуль, состоящий из расположенных по окружности электрически соединенных анодных объемных резонаторов с щелями связи образующих анодный резонаторный блок и катод, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и увеличения выходной мощности, щели связи смещены по азимуту относительно середин анодных резонаторов на одинаковое расстояние и в одном направлении, а в катоде, симметрично анодным, выполнены катодные объемные резонаторы со щелями связи.
2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что содержит не менее двух генераторных модулей, расположенных соосно на расстоянии в половину рабочей длины волны и заключенных в общую волноведущую систему.
SU4517070 1989-06-27 1989-06-27 Генератор свч-излучения RU2067336C1 ( ru )
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4517070 RU2067336C1 ( ru ) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | Генератор свч-излучения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4517070 RU2067336C1 ( ru ) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | Генератор свч-излучения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2067336C1 true RU2067336C1 ( ru ) | 1996-09-27 |