×
20.01.2018
218.016.1297

Оротрон

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002634304
Дата охранного документа
25.10.2017
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к конструкции источника высокочастотных электромагнитных колебаний коротковолновой части миллиметрового и субмиллиметрового диапазона волн. Технический результат - увеличение КПД открытого резонатора оротрона и, как следствие, увеличение КПД оротрона нагрузке. В оротроне, содержащем электронную пушку, коллектор, открытый резонатор, образованный двумя зеркалами, одно из которых выполнено плоским и закреплено неподвижно, а другое зеркало выполнено фокусирующим и установлено с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном плоскому зеркалу, периодическую структуру, расположенную на плоском зеркале и покрывающую всю его поверхность, вывод энергии электромагнитных колебаний, ввести дополнительно прямоугольную плоскопараллельную металлическую пластину, на одной из поверхностей которой выполнен продольный выступ в виде прямоугольного параллелепипеда с плоскостью симметрии, общей с пластиной, а его поверхность, параллельная поверхности пластины, выполнена полированной, и металлический швеллер, между полками которого расположен упомянутый выступ. Стенка выступа выполнена в виде периодической структуры, а полки имеют высоту, равную высоте выступа и плотно прилегают к его боковым поверхностям, а на концах переходят в плоские участки, параллельные стенке швеллера. Рассмотрены различные варианты выполнения оротрона как с однорядной периодической структурой, так и с двухрядной периодической структурой, как пример возможности использования в предложенной конструкции и многорядной периодической структуры. 3 н.п. ф-лы, 9 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к конструкции мощного источника высокочастотных электромагнитных колебаний коротковолновой части миллиметрового диапазона и субмиллиметровом диапазоне волн.

Известен оротрон, названный ГДИ [1], содержащий электронную пушку, коллектор, открытый резонатор (ОР), образованный двумя зеркалами, одно из которых выполнено плоским и закреплено неподвижно, а другое зеркало выполнено фокусирующим в виде усеченной сферы и установлено с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном плоскому зеркалу, периодическую структуру, расположенную на плоском зеркале и занимающую часть его поверхности, и вывод энергии электромагнитных колебаний, выполненный в фокусирующем зеркале резонатора. При этом периодическая структура размещается в пазу, выполненном в плоском зеркале, и представляет собой отражающую гребенчатую периодическую структуру, все гребни которой выполнены на одном основании электроискровым способом, т.е. щели между выступами заготовки для периодической структуры прорезаются не на всю ее толщину, а только на высоту выступов, образуя, таким образом, отражающую поверхность между выступами. Даже после химической обработки такой поверхности потери электромагнитной энергии в материале электродинамической системы оротрона, главным образом омические потери в материале периодической структуры, возрастают по сравнению с потерями, определяемыми нормальным скин-эффектом. Это приводит к существенному уменьшению собственной добротности открытого резонатора. Поэтому для достижения максимального КПД генерации необходимо существенное улучшение поверхности между выступами.

Известен также оротрон [2], содержащий электронную пушку, коллектор, открытый резонатор, образованный двумя зеркалами, одно из которых выполнено плоским и закреплено неподвижно, а другое зеркало выполнено фокусирующим в виде усеченной сферы и установлено с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном плоскому зеркалу, периодическую структуру, расположенную на плоском зеркале и покрывающую всю его поверхность, и вывод энергии электромагнитных колебаний, выполненный в фокусирующем зеркале резонатора.

Однако в коротковолновой части миллиметрового диапазона и субмиллиметровом диапазоне волн уменьшается период до долей миллиметра и увеличивается число ламелей периодической структуры, достигая 100 и более. Поэтому она выполняется также как единое целое с плоским зеркалом, т.е. щели между выступами заготовки для периодической структуры прорезаются не на всю ее толщину, а только на высоту выступов (глубину щелей), образуя, таким образом, отражающую поверхность между выступами. В этом оротроне используется основной тип колебаний TEM00q и ситуация с омическими потерями еще хуже, чем у прибора в [1]. Так как полный КПД в нагрузке ηн равен произведению электронного КПД ηе и КПД OP ηOP, в свою очередь ηOP равен выражению 1-Qн/Q0, где Qн - нагруженная добротность OP, Q0 - собственная его добротность. Поэтому увеличение Q0 приводит к увеличению ηОР и, как следствие, к увеличению полного КПД ηн.

Техническая задача, решаемая предлагаемой конструкцией, состоит в повышении КПД и, следовательно, мощности генерации оротрона в коротковолновой части миллиметрового диапазона и субмиллиметровом диапазоне волн за счет увеличения собственной добротности открытого резонатора.

Для решения этой задачи оротрон, содержащий электронную пушку, коллектор, открытый резонатор, образованный двумя зеркалами, одно из которых выполнено плоским и закреплено неподвижно, а другое зеркало выполнено фокусирующим и установлено с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном плоскому зеркалу, периодическую структуру, вывод энергии электромагнитных колебаний, дополнительно содержит прямоугольную плоскопараллельную металлическую пластину, на одной из поверхностей которой выполнен продольный выступ в виде прямоугольного параллелепипеда с плоскостью симметрии, общей с пластиной, а его поверхность, параллельная поверхности пластины, выполнена полированной, и металлический швеллер, между полками которого расположен упомянутый выступ, причем его стенка выполнена в виде упомянутой периодической структуры, а полки имеют высоту, равную высоте упомянутого выступа, и плотно прилегают к его боковым поверхностям, а на концах переходят в плоские участки, параллельные стенке, плотно прилегающие к поверхности пластины и скрепленные с ней.

Возможен вариант выполнения оротрона, когда между плоскими участками полок швеллера и пластиной введены металлические вставки, высота z0 которых выбирается из условия z0<h=h1, где h - высота выступа, h1 - высота полки.

Возможен вариант выполнения оротрона, когда полки имеют высоту h1, большую, чем высота h упомянутого выступа, которая выбирается из условия h<h1OP, где HOP - расстояние между зеркалами ОР.

Возможен вариант выполнения оротрона, когда он дополнительно содержит n швеллеров, где n=2, 3, 4, …, (n-1) и при этом, начиная со 2-го, каждый предыдущий вложен в последующий, а расстояние n-й стенки швеллера от (n-1)-й задается толщиной z1, z2…zn-1 металлической (медной) фольги, устанавливаемой на плоских участках полок швеллеров, предназначенных для крепления их между собой, к пластине и к корпусу прибора.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1а, б, схематически показан вариант конструкции предлагаемого оротрона с однорядной периодической структурой, а на фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5 показаны детали однорядной периодической структуры и два варианта ее выполнения (однорядной периодической структуры), на фиг. 6а, б показан вариант конструкции оротрона с двухрядной периодической структурой, а на фиг. 7, фиг. 8, фиг. 9 показаны варианты ее выполнения (двухрядной периодической структуры).

Оротрон, изображенный на фиг. 1а, содержит электронную пушку 1, открытый резонатор, образованный плоским зеркалом 2 и фокусирующим зеркалом 3, периодическую структуру 4, расположенную над плоским зеркалом 2 и покрывающую всю его поверхность, выполненную в виде одного ряда взаимно параллельных выступов высотой b1, равной толщине стенки швеллера, коллектор 5 и вывод 6 энергии электромагнитных колебаний, выполненный в плоском зеркале 2 и в продольном выступе 7 и в плоскопараллельной прямоугольной металлической пластине 8.

На фиг. 1б приведено сечение по АА1 (вид сверху) однорядной периодической структуры 4 фиг. 1а. Через щели между выступами периодической структуры 4 видны полки 10 швеллера 9 и плоское зеркало 2, расположенное на поверхности продольного выступа 7. Ось симметрии OO1 - проекция плоскости симметрии М продольного выступа 7 и однорядной периодической структуры 4.

На фиг. 2 представлена плоскопараллельная прямоугольная металлическая пластина 8 с продольным выступом, имеющим высоту h, и плоскими участками 8, расположенными по обеим сторонам от него и симметрично по отношению к его плоскости симметрии М. Ширина и толщина пластины, а также высота продольного выступа h выбираются для каждого конкретного случая, исходя из размеров корпуса прибора. Длина и ширина продольного выступа определяются выбором длины и ширины плоского зеркала 2, которые, в свою очередь, определяются длиной и шириной периодической структуры 4.

На фиг. 3 представлен металлический швеллер 9, толщина b1 стенки которого выполнена как периодическая структура 4 с глубиной щели b1, при высоте h1 боковых стенок 10 внутри него и плоскими участками 11, толщина которых выбирается из конструктивных соображений.

В случае, когда h=h1OP, где HOP - расстояние между зеркалами ОР, периодическая структура 4 и полки 10 швеллера 9 плотно прилегают к поверхностям продольного выступа, т.е. структура к плоскому зеркалу 2, а полки 10 к его боковым поверхностям, и имеют с ним электрический контакт. Этот случай поясняется фиг. 4.

В случае, когда h<h1OP периодическая структура 4 не прилегает плотно к плоскому зеркалу 2, а электрический контакт имеют с продольным выступом, на котором оно выполнено, только внутренние поверхности боковых стенок полок 10 швеллера 9. При этом зазор z0 между плоским зеркалом 2 и периодической структурой 4 задается либо выполнением стенок 10 швеллера 9 высотой h1>h, либо металлическими прокладками 12 между плоскими участками 11 на металлической плоскопараллельной пластине 8 и швеллера 9. Этот случай поясняется фиг. 5

При этом в оротроне с однорядной периодической структурой 4 появляется новая возможность увеличения генерируемой высокочастотной мощности за счет использования двух электронных потоков, с двух ее сторон: между зеркалом 2 и однорядной периодической структурой 4 и, как обычно, над ней.

Таким образом, периодическая структура 4 устанавливается на полированном плоском зеркале 2 ОР, что обеспечивает увеличение его собственной добротности и, следовательно, увеличение его КПД и, следовательно, КПД оротрона в нагрузке. В случае, когда периодическая структура 4 устанавливается над полированным плоским зеркалом 2, кроме того, возможно еще и увеличение генерируемой мощности при использовании дополнительного электронного потока.

На фиг. 6а, б схематично изображен вариант оротрона с двухрядной периодической структурой 4, 13 и две проекции ее установки на плоском зеркале, а на фиг. 7, фиг. 8, фиг. 9 показаны варианты выполнения двухрядной периодической структурой 4, 13.

Оротрон, изображенный на фиг. 6а, содержит электронную пушку 1, открытый резонатор, образованный плоским зеркалом 2 и фокусирующим зеркалом 3, периодическую структуру 4, 13, выполненную в виде двух рядов взаимно параллельных выступов высотой b1 и b2, равной толщинам стенок 4, 13 двух швеллеров 9 и 14 с расстоянием между ними z1, которое задается толщиной металлических прокладок, устанавливаемых на плоских участках 11 полок 10 швеллера 9 первого ряда, коллектор 5 и вывод 6 энергии электромагнитных колебаний, выполненный в плоском зеркале 2, в продольном выступе 7 и в плоскопараллельной прямоугольной металлической пластине 8.

На фиг. 6б приведено сечение по AA1 (вид сверху) двухрядной периодической структуры 4, 13, фиг. 6а. Также видны плоские участки 15 полок второго ряда швеллера 14 двухрядной периодической структуры, а в щели между выступами второго ряда 13 двухрядной периодической структуры 4, 13 видны полки 10 первого ряда 4 швеллера 9, полки 15 второго ряда и плоское зеркало 2, расположенное на поверхности продольного выступа 7. Ось симметрии OO1 - проекция плоскости симметрии М продольного выступа 7 и двухрядной периодической структуры 4, 13.

Для случая двухрядной периодической структуры, когда h=hi, это иллюстрирует фиг. 7.

В случае оротрона с двухрядной периодической структурой, когда h<h1, первый ряд 4 также может не прилегать к металлической плоскопараллельной пластине 8. При этом зазор высотой z0 между плоским зеркалом 2 и первым рядом 4 двухрядной периодической структуры 4, 13 задается либо выполнением стенок 10 швеллера 9 высотой h1>h, либо металлическими прокладкам 12 высотой z0 между плоскими участками на металлической плоскопараллельной пластине 8 и швеллера 9. Этот случай поясняется фиг. 8 и фиг. 9.

Таким образом, периодическая структура устанавливается на полированном плоском зеркале 2 ОР, что обеспечивает увеличение его собственной добротности и, следовательно, увеличение его КПД и КПД оротрона в нагрузке.

Предложенный оротрон работает следующим образом.

При включении питания электронный пучок 17, формируемый электронной пушкой 1 и магнитной фокусирующей системой (на фиг. 1а и фиг. 6а не показана), оседает на коллектор 5. На своем пути пучок 17 взаимодействует с высокочастотным полем синхронной пространственной гармоники, которая образуется, как и во всех аналогичных приборах, вблизи однорядной периодической структуры 4 или в пролетном канале между рядами 4 и 13 двухрядной периодической структуры (4, 13) в результате дифракции на ней квазиплоской электромагнитной волны основного TEM00q типа колебания открытого резонатора. При выполнении известных условий пространственного синхронизма, как и во всех приборах с длительным взаимодействием, происходит передача энергии электронов потока электромагнитному полю, в результате чего увеличивается амплитуда колебаний, заключенных в объеме между зеркалами 2 и 3. Пространственное распределение указанных колебаний определяется геометрией открытого резонатора и рабочей частотой. Электромагнитная волна, распространяющаяся между соседними выступами периодической структуры, проходит через отверстие 6 вывода энергии в плоском зеркале 2, в продольном выступе 7 и в плоскопараллельной прямоугольной металлической пластине 8 в волновод и далее - в нагрузку (на фиг. 1а и фиг. 6а не показаны). При значении тока I0 электронного потока выше некоторого пускового значении I0>Iп система самовозбуждается и работает как автогенератор.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.П. Шестопалов. Дифракционная электроника. Xарьков: Высща школа. Изд-во при Харьковском университете. 1976. С. 146, 149, 160.

2. Ф.С. Русин, Г.Д. Богомолов. Оротрон как генератор миллиметрового диапазона. В сб. Электроника больших мощностей. М.: Наука, 1968. Вып. 5. С. 45.


Оротрон
Оротрон
Оротрон
Оротрон
Оротрон
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 21-30 of 91 items.
10.06.2015
№216.013.4f9d

Способ обнаружения неоднородностей линейной формы в оптически непрозрачных средах

Изобретение относится к области радиовидения и может быть применено для обнаружения в миллиметровом диапазоне волн неоднородностей линейной формы в оптически непрозрачных средах. Достигаемый технический результат изобретения - определение точной формы линейных неоднородностей и повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551902
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.06.2015
№216.013.5116

Способ изготовления оптического волокна с эллиптической сердцевиной

Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления оптических волокон (ОВ) с высоким двулучепреломлением, сохраняющих поляризацию излучения. Химическим осаждением на внутреннюю поверхность кварцевой трубы наносят слои изолирующей и отражательной оболочек и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552279
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.08.2015
№216.013.6a38

Способ дистанционного обнаружения неоднородностей в оптически непрозрачных средах

Изобретение относится к областям радиолокации и дистанционного зондирования и может быть использовано для обнаружения протяженных неоднородностей в оптически непрозрачных средах. Достигаемый технический результат - уменьшение влияния помех, возникающих из-за интерференции отраженных объектом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558745
Дата охранного документа: 10.08.2015
20.08.2015
№216.013.6f08

Акустооптическое устройство с перестраиваемым углом наклона пьезопреобразователя

Изобретение относится к акустооптическому устройству, предназначенному для управления оптическим излучением посредством акустооптической брэгговской дифракции света на звуке, и может использоваться для управления амплитудой, частотой, фазой и поляризацией оптического излучения....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559994
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.02.2016
№216.014.c2a9

Вибровискозиметрический датчик

Изобретение относится к области определения вибрационным методом сдвиговой вязкости небольших объемов жидкости в локальной области при одновременном измерении ее температуры. Вибровискозиметрический датчик содержит миниатюрный индуктивный датчик текущего положения миниатюрного зонда,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574862
Дата охранного документа: 10.02.2016
20.03.2016
№216.014.cd45

Способ получения монокристаллических алмазных эпитаксиальных пленок большой площади

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при разработке технологии алмазных электронных приборов увеличенной площади. Способ включает закрепление на подложке монокристаллических алмазных пластин с ориентацией поверхности (100) и последующее нанесение на пластины...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577355
Дата охранного документа: 20.03.2016
10.05.2016
№216.015.3c63

Способ определения оптимального содержания депрессорной присадки в смазочных композициях

Изобретение относится к области исследования материалов и может быть использовано для исследования вязкостно-температурных свойств жидкости и количественной оценки интенсивности и динамики структурных превращений в процессе подбора состава смазочных композиций моторных масел на стадии их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583921
Дата охранного документа: 10.05.2016
20.08.2016
№216.015.4c43

Регулируемая свч линия задержки на поверхностных магнитостатических волнах

Использование: для обработки сигналов в широкополосных СВЧ системах различного назначения. Сущность изобретения заключается в том, что регулируемая СВЧ линия задержки на магнитостатических волнах, содержит установленную неподвижно на основании диэлектрическую подложку с расположенными на ней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594382
Дата охранного документа: 20.08.2016
20.08.2016
№216.015.4c59

Устройство для измерения скорости жидкости

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для измерения скорости электропроводной жидкости и ее флуктуаций. Устройство для измерения скорости жидкости содержит измеритель электрического сопротивления и два подключенных к нему электрода, один из которых закреплен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594989
Дата охранного документа: 20.08.2016
10.08.2016
№216.015.54c6

Способ изготовления устройств с тонкопленочными сверхпроводниковыми переходами

Использование: для изготовления сверхпроводниковых туннельных переходов, джозефсоновских переходов. Сущность изобретения заключается в том, что наносят без разрыва вакуума трехслойную структуру сверхпроводник - изолятор - нормальный металл (СИН контакт); наносят резист, проводят экспозицию,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593647
Дата охранного документа: 10.08.2016
Showing 21-30 of 48 items.
10.06.2015
№216.013.4f9d

Способ обнаружения неоднородностей линейной формы в оптически непрозрачных средах

Изобретение относится к области радиовидения и может быть применено для обнаружения в миллиметровом диапазоне волн неоднородностей линейной формы в оптически непрозрачных средах. Достигаемый технический результат изобретения - определение точной формы линейных неоднородностей и повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551902
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.06.2015
№216.013.5116

Способ изготовления оптического волокна с эллиптической сердцевиной

Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления оптических волокон (ОВ) с высоким двулучепреломлением, сохраняющих поляризацию излучения. Химическим осаждением на внутреннюю поверхность кварцевой трубы наносят слои изолирующей и отражательной оболочек и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552279
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.08.2015
№216.013.6a38

Способ дистанционного обнаружения неоднородностей в оптически непрозрачных средах

Изобретение относится к областям радиолокации и дистанционного зондирования и может быть использовано для обнаружения протяженных неоднородностей в оптически непрозрачных средах. Достигаемый технический результат - уменьшение влияния помех, возникающих из-за интерференции отраженных объектом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558745
Дата охранного документа: 10.08.2015
20.08.2015
№216.013.6f08

Акустооптическое устройство с перестраиваемым углом наклона пьезопреобразователя

Изобретение относится к акустооптическому устройству, предназначенному для управления оптическим излучением посредством акустооптической брэгговской дифракции света на звуке, и может использоваться для управления амплитудой, частотой, фазой и поляризацией оптического излучения....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559994
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.02.2016
№216.014.c2a9

Вибровискозиметрический датчик

Изобретение относится к области определения вибрационным методом сдвиговой вязкости небольших объемов жидкости в локальной области при одновременном измерении ее температуры. Вибровискозиметрический датчик содержит миниатюрный индуктивный датчик текущего положения миниатюрного зонда,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574862
Дата охранного документа: 10.02.2016
20.03.2016
№216.014.cd45

Способ получения монокристаллических алмазных эпитаксиальных пленок большой площади

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при разработке технологии алмазных электронных приборов увеличенной площади. Способ включает закрепление на подложке монокристаллических алмазных пластин с ориентацией поверхности (100) и последующее нанесение на пластины...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577355
Дата охранного документа: 20.03.2016
10.05.2016
№216.015.3c63

Способ определения оптимального содержания депрессорной присадки в смазочных композициях

Изобретение относится к области исследования материалов и может быть использовано для исследования вязкостно-температурных свойств жидкости и количественной оценки интенсивности и динамики структурных превращений в процессе подбора состава смазочных композиций моторных масел на стадии их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583921
Дата охранного документа: 10.05.2016
20.08.2016
№216.015.4c43

Регулируемая свч линия задержки на поверхностных магнитостатических волнах

Использование: для обработки сигналов в широкополосных СВЧ системах различного назначения. Сущность изобретения заключается в том, что регулируемая СВЧ линия задержки на магнитостатических волнах, содержит установленную неподвижно на основании диэлектрическую подложку с расположенными на ней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594382
Дата охранного документа: 20.08.2016
20.08.2016
№216.015.4c59

Устройство для измерения скорости жидкости

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для измерения скорости электропроводной жидкости и ее флуктуаций. Устройство для измерения скорости жидкости содержит измеритель электрического сопротивления и два подключенных к нему электрода, один из которых закреплен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594989
Дата охранного документа: 20.08.2016
10.08.2016
№216.015.54c6

Способ изготовления устройств с тонкопленочными сверхпроводниковыми переходами

Использование: для изготовления сверхпроводниковых туннельных переходов, джозефсоновских переходов. Сущность изобретения заключается в том, что наносят без разрыва вакуума трехслойную структуру сверхпроводник - изолятор - нормальный металл (СИН контакт); наносят резист, проводят экспозицию,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593647
Дата охранного документа: 10.08.2016
+ добавить свой РИД