Усилитель свч-колебаний магнетронного типа

Полезная модель относится к электронной технике и может быть использована в радиолокации, радионавигации, радиоуправлении, радиосвязи и в электротермической обработке. Усилитель содержит анодную резонаторную систему, магнитную систему, катодный блок. Согласно полезной модели катодный блок выполнен в виде кольца и расположен соосно под анодной резонаторной системой, а магнитная система представляет собой круговую втулку с центральным выступом, который является одним полюсом магнита, а стенки втулки другим полюсом, а при этом анодная резонаторная система и катодный блок расположены вокруг центрального выступа.

Полезная модель относится к электронной технике и может быть использована в радиолокации, радионавигации, радиоуправлении, радиосвязи и в электротермической обработке.

Известен усилитель магнетронного типа - многорезонаторный усилитель, содержащий резонаторную систему и катод, расположенные вдоль оси прибора. (Лебедев И.В. "Техника и приборы сверхвысоких частот. Т.II, Электровакуумные приборы СВЧ", М: Высшая школа 1972, Переводчиков В.И., Шлифер Э.Л. "Обращенные электронные СВЧ-приборы М- и О-типов", Радиотехника, 3, 2006).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является многорезонаторный усилитель СВЧ-колебаний магнетронного типа [Байбурин В.Б., Еремин В.П. Аналитические модели усилителей М-типа прямой и обратной волн цилиндрической конструкции // Радиотехника и электроника. - "Наука", - Т.37, - С. 503-512.] в котором катодный блок имеет цилиндрическую форму и расположен концентрично либо внутри цилиндрического анодного блока с многорезонаторной системой или снаружи (обращенный усилитель), образуя цилиндрическое пространство взаимодействия в скрещенных постоянных электрическом и магнитном полях, в котором линии постоянного магнитного поля направлены параллельно оси прибора.

Наряду с достоинствами многорезонаторный усилитель имеет и недостатки. Отмеченные многорезонаторные усилители имеют и недостатки - это зависимость предельной генерируемой мощности, КПД, коэффициента усиления от взаимного расположения катода и анода и соотношения их рабочих площадей. Предельные энергетические характеристики и прежде всего генерируемая мощность, КПД, коэффициент усиления определяются площадью эмитирующей поверхности катода, которая в свою очередь определяется его радиусом. В случае размещения катодного блока внутри анодного блока отношение рабочих поверхностей катода и анода существенно меньше единицы, а это значит, что прибор по уровню предельной выходной мощности ограничен значением радиуса катода. Если величина отношения рабочих площадей катода и анода больше единицы (в обращенных усилителях катод снаружи анода), то может быть достигнута большая генерируемая мощность, но усложняется их конструкция особенно в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн.

Техническая задача полезной модели - создание многорезонаторного усилителя СВЧ колебаний магнетронного типа с повышенными значениями предельной выходной мощности, КПД, коэффициента усиления.

Поставленная задача достигается тем, что в усилителе магнетронного типа, содержащем анодную резонаторную систему, магнитную систему, катодный блок, согласно полезной модели катодный блок выполнен в виде кольца и расположен соосно под анодной резонаторной системой, а магнитная система представляет собой круговую втулку с центральным выступом, который является одним полюсом магнита, а стенки втулки другим полюсом, а при этом анодная резонаторная система и катодный блок расположены вокруг центрального выступа.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематическое изображение усилителя, на фиг. 2 поперечное сечение усилителя, на фиг. 3 представлена 3D модель усилителя СВЧ-колебаний магнетронного типа в сечении, где 1 - анодный блок, 2 - катодный блок, 3 - центральные отверстия, 4 - междуэлектродное кольцевое пространство взаимодействия, 5 - устройство ВЧ ввода, 6 - устройство ВЧ вывода энергии, 7 - южные полюсы магнитной системы, 8 - северный полюс магнитной системы.

Усилитель СВЧ-колебаний магнетронного типа состоит из анодного блока 1 в виде полого цилиндра, имеющего в торце систему резонаторов, и полого цилиндрического катодного блока 2, имеющего в торце рабочую поверхность в виде кругового кольца, равную поверхности торца анодного блока, и размещенного так, чтобы их центральные отверстия 3 совпадали и образовывали междуэлектродное кольцевое пространство взаимодействия 4 с радиальным постоянным магнитным полем, линии которого образуются магнитами с противоположными полюсами 7 и 8, расположенными в центральном отверстии и снаружи анодного блока. Такое строение магнитной системы обеспечивает наличие скрещенных полей. ВЧ энергия подается на устройство ВЧ ввода 5 и выводится через устройство ВЧ вывода энергии 6.

Прибор работает следующим образом.

Электроны движутся в пространстве 4 между катодным блоком 2 и анодным блоком 1 в скрещенных постоянных электрическом поле и магнитном поле, которые обеспечивают азимутальный дрейф электронов внутри кольцевого пространства взаимодействия с одинаковой угловой скоростью. После возбуждения электронами в резонансной системе электрического СВЧ поля возникает вращающаяся "спицеобразная" структура электронного потока, отдающая свою энергию СВЧ полю.

При таком конструктивном подходе изменена конфигурация магнитного поля.

Таким образом, предложен новый вид усилителя СВЧ колебаний магнетронного типа, в котором благодаря существенно увеличенной площади катода и измененной магнитной системе обеспечиваются повышенные значения выходной мощности, КПД, коэффициента усиления в сантиметровом и миллиметровом диапазоне длин волн по сравнению с известными конструкциями усилителей, включая обращенные усилители.

Усилитель СВЧ-колебаний магнетронного типа, состоящий из анодной резонаторной системы, магнитной системы, катодного блока, отличающийся тем, что катодный блок выполнен в виде кольца и расположен соосно под анодной резонаторной системой, а магнитная система представляет собой круговую втулку с центральным выступом, который является одним полюсом магнита, а стенки втулки другим полюсом, и при этом анодная резонаторная система и катодный блок расположены вокруг центрального выступа.

РИСУНКИ