Устройство для генерации микроволновых колебаний

Полезная модель относится к микроволновым генераторам, а более конкретно, к конструктивному усовершенствованию таких микроволновых генераторов, которые позволяют получить высокий эксплуатационный коэффициент полезного действия (КПД) и высокие выходные характеристики.

Задачей полезной модели является разработка устройства для генерации микроволновых колебаний с более высокими параметрами.

Технический результат заключается в повышении коэффициента полезного действия.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для генерации микроволновых колебаний, характеризуется тем, что оно содержит микроволновый генератор, к выходу которого подключен стабилизирующий резонатор, а к входу - индуктивный дроссель с ферромагнитным сердечником, который в свою очередь соединен с импульсным источником питания.

В импульсный источник питания введена формирующая неоднородная линия передачи.

Стабилизирующий резонатор выполнен в виде импульсного магнетронного генератора.

Полезная модель относится к микроволновым генераторам, а более конкретно, к конструктивному усовершенствованию таких микроволновых генераторов, которые позволяют получить высокий эксплуатационный коэффициент полезного действия (КПД) и высокие выходные характеристики.

Известен микроволновый генератор, имеющий полый центральный электрод, передняя поверхность которого имеет полый излучающий элемент и внешний электрод, который коаксиально окружает центральный электрод вдоль продолжающегося вдоль оси участка резонатора с двумя электродами, образующими искровой разрядник и соединенными с источником высокого напряжения. Источник высокого напряжения установлен внутри полого центрального электрода (см. заявку на изобретение РФ 2007124646, МПК Н03В 11/00).

Недостатком данного микроволнового генератора является низкий коэффициент полезного действия.

Известен микроволновый генератор, содержащий подогреватель катода, выполненный с возможностью создания высокотемпературного нагрева при подаче на него через пару катодных держателей электроэнергии, анод, окружающий подогреватель катода, с рабочим объемом, образованным между ними, и выполненный с возможностью генерации сверхвысокочастотных колебаний, и антенну для вывода сверхвысокочастотных колебаний, генерируемых в аноде, наружу из генератора. Анод включает верхний резонансный диск, снабженный несколькими направляющими элементами, вытянутыми вниз, и выполненный с возможностью образования верхней резонансной камеры резонатора, нижний резонансный диск, снабженный несколькими направляющими элементами, вытянутыми вверх, и выполненный с возможностью образования нижней резонансной камеры резонатора, и средний резонансный диск, размещенный между верхним и нижним резонансными дисками для разделения верхней и нижней резонансных камер друг от друга. Эмиттер, размещенный между подогревателем катода и анодом и выполненный с возможностью испускания термоэлектронов в упомянутый рабочий объем при нагреве упомянутого эмиттера упомянутым подогревателем катода (см. патент на изобретение РФ 2107383, МПК Н03В 1/02).

Недостатком данного генератора является низкий коэффициент полезного действия из-за необходимости затраты части мощности сверхвысокочастотных колебаний для образования вторичных электронов и последовательного разогрева эмиттера.

Задачей полезной модели является разработка устройства для генерации микроволновых колебаний с более высокими параметрами.

Технический результат заключается в повышении коэффициента полезного действия.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для генерации микроволновых колебаний, характеризуется тем, что оно содержит микроволновый генератор, к выходу которого подключен стабилизирующий резонатор, а к входу - индуктивный дроссель с ферромагнитным сердечником, который в свою очередь соединен с импульсным источником питания.

В импульсный источник питания введена формирующая неоднородная линия передачи.

Стабилизирующий резонатор выполнен в виде импульсного магнетронного генератора.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором схематически изображено устройство для генерации микроволновых колебаний, где

1 - микроволновый генератор;

2 - стабилизирующий резонатор;

3 - импульсный источник питания;

4 - индуктивный дроссель с ферромагнитным сердечником.

Устройство для генерации микроволновых колебаний состоит из микроволнового генератора 1, к выходу которого подключен стабилизирующий резонатор 2, а к входу индуктивный дроссель с ферромагнитным сердечником 4, который в свою очередь соединен с импульсным источником питания 3.

Устройство работает следующим образом.

От источника питания 3 подается напряжение. При возрастании импульсного напряжения на высоковольтном электроде микроволнового генератора 1 при его пороговом значении в генераторе возникают сверхвысокочастотные колебания. Поскольку в стабилизирующем резонаторе 2 потери для сверхвысокочастотных колебаний малы, уровень этих колебаний нарастает медленно и частота колебаний микроволнового генератора 1 может отличаться от частоты настройки стабилизирующего резонатора 2. Введение индуктивного дросселя с ферромагнитным сердечником 4 позволяет уменьшить скорость нарастания импульсного напряжения и тем самым обеспечить равенство частоты колебаний микроволнового генератора 1 и частоты настройки стабилизирующего резонатора 2. При дальнейшем нарастании импульсного напряжения из-за насыщения ферромагнитного сердечника индуктивного дросселя 4 его индуктивность уменьшается, что приводит к более быстрому нарастанию напряжения.

Тем не менее, имеет место некоторый спад плоской части импульса. Для уменьшения этого спада в источник импульсного питания введена формирующая неоднородная линия, компенсирующая этот спад.

Ведение индуктивного дросселя с ферромагнитным сердечником 4 позволяет повысить коэффициент полезного действия микроволнового генератора со стабилизирующим резонатором.

В качестве примера рассмотрим систему ускорителя электронов, содержащую импульсный магнетронный генератор (магнетрон), сверхвысокочастотный ускоряющий резонатор с собственной добротностью, в отсутствии в нем электронного потока 1·10⁴.

Известно, что для возбуждения колебаний скорость нарастания импульсного напряжения не должна превышать 200 кВ/мкс. Однако кроме колебаний в магнетроне необходимо появление колебаний в ускоряющем резонаторе. Как показывает количественный анализ, эта скорость не должна превышать 34 кВ/мкс. Наличие индуктивного дросселя с ферромагнитным сердечником позволяет обеспечить необходимую скорость нарастания импульсного напряжения и тем самым добиться нормальной работы ускорителя электронов при частоте колебаний магнетрона равной частоте настройки ускоряющего резонатора с высоким коэффициентом полезного действия.

1. Устройство для генерации микроволновых колебаний, характеризующееся тем, что оно содержит микроволновый генератор, к выходу которого подключен стабилизирующий резонатор, а к входу - индуктивный дроссель с ферромагнитным сердечником, который, в свою очередь, соединен с импульсным источником питания.

2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что в импульсный источник питания введена формирующая неоднородная линия передачи.

3. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что стабилизирующий резонатор выполнен в виде импульсного магнетронного генератора.