11.03.2019
219.016.d718

СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ГЕНЕРАТОР НА ОСНОВЕ ВИРТУАЛЬНОГО КАТОДА С РАДИАЛЬНЫМ ПУЧКОМ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Область техники - генерирование электромагнитных волн. Может быть использовано при создании генераторов мощного сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения. СВЧ-генератор на основе виртуального катода с радиальным пучком содержит вакуумную камеру, в корпусе которой, коаксиально, без контакта между собой, установлены электрически связанные с внешним источником питания полые цилиндрические катод и расположенный в нем анод, выполненный из проводника, сформированного в виде винтовой линии, прозрачный для электронов, и присоединенный к волноводу, переходящему в устройство вывода сверхвысокочастотного излучения. Технический результат заключается в повышении КПД генерации СВЧ-излучения путем увеличения эффективности преобразования энергии пучка электронов в энергию СВЧ-излучения. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к СВЧ-технике, а именно к устройствам генерации электромагнитного излучения на основе колебаний виртуального катода (ВК), и может быть использовано при создании генераторов мощного сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения.

Известно устройство генерации мощного СВЧ-излучения на основе отражающей электронной системы [1] (Kapetanakos C.A., Sprangle P.A., Mahaffey R.A., Golden J., «High-power microwaves from a non-isochronous reflecting electron system (NIRES)», US Patent 4150340, H01J 25/74, 17.04.79). Система представляет собой вакуумную камеру, корпус которой образован волноводом. В корпусе установлены катод и анод, электрически связанные с внешним источником питания (генератор высоковольтных импульсов). Корпус камеры и катод заземлены. При подаче на анод положительных импульсов электроны инжектируются с катода. Колебания электронов между катодом и образующимся ВК, а также осцилляции самого ВК приводят к генерации СВЧ-излучения, выводимого из камеры через устройство для вывода излучения в форме антенны.

Основной недостаток данной конструкции заключается в малом КПД генерации.

Наиболее близким по конструкции к заявляемому устройству является генератор мощного СВЧ-излучения на основе виртуального катода с радиальным пучком [2] (Жерлицын А.Г., «Генерация СВЧ-излучения в триоде с виртуальным катодом коаксиального типа», Письма в ЖТФ, том 16, выпуск 22, 26 ноября 1990, с.78). Генератор представляет собой систему, содержащую вакуумную камеру, корпусом которой служит волновод. В корпусе камеры установлены полые цилиндрические катод и анод. Анод (анодная сетка), расположенный в полости катода, выполнен в форме цилиндра из материала прозрачного для электронов и крепится к волноводу, переходящему в устройство вывода СВЧ-излучения. Катод и анод связаны с внешним источником питания. При подаче на катод высоковольтного импульса от источника питания, электроны инжектируются с катода и, проходя через анодную сетку, образуют внутри анодной полости виртуальный катод. Колебания электронов между катодом и образующимся ВК, а также осцилляции самого ВК приводят к генерации СВЧ-излучения, выводимого из волновода через антенну.

Основной недостаток данного устройства заключается в малом КПД генерации, связанном с неэффективным преобразованием энергии пучка электронов в энергию СВЧ-излучения.

Задачей предлагаемого изобретения является создание усовершенствованного СВЧ-генератора с повышенным КПД генерации излучения.

Техническим результатом данного решения является повышение КПД генерации СВЧ-излучения за счет модуляции электронного пучка.

Данный результат достигается тем, что в сверхвысокочастотном генераторе на основе виртуального катода с радиальным пучком, содержащем вакуумную камеру, в корпусе которой коаксиально без контакта между собой установлены электрически связанные с внешним источником питания полые цилиндрический катод и расположенный в нем анод с цилиндрической образующей, прозрачный для электронов и соединенный с волноводом, переходящим в устройство вывода сверхвысокочастотного излучения, новым является то, что анод выполнен из проводника, сформированного в виде винтовой линии.

В предложенном генераторе при подаче на катод высоковольтного импульса от источника питания электроны инжектируются с цилиндрического катода внутрь его полости и, проходя через установленный в нем коаксиально прозрачный для электронов анод с цилиндрической образующей, формируют внутри анодной полости виртуальный катод. При этом выполнение анода из проводника, сформированного в виде цилиндрической винтовой линии, обеспечивает возможность проникновения СВЧ-волны любой поляризации в область формирования электронного пучка и дальнейшее взаимодействие СВЧ-волны и электронного пучка, что приводит к модуляции пучка электромагнитными волнами на частоте излучения. Согласно [3] (Лебедев И.В. Техника и приборы сверхвысоких частот. Т.II. Электровакуумные приборы СВЧ. Под ред. Н.Д.Девяткова. Изд. 2-е, перераб. и доп. Учебник для вузов по специальности «Электронные приборы», М., «Высшая школа», 1972, с.34) известно, что наиболее полное преобразование энергии пучка электронов в энергию СВЧ-излучения происходит от предварительно промодулированного пучка на частоте излучения. То есть, в предлагаемом генераторе в результате модуляции электронного пучка на частоте излучения происходит увеличение эффективности преобразования энергии пучка электронов в энергию СВЧ-излучения, что приводит к повышению КПД генерации.

Кроме того, анод из проводника, сформированного в виде цилиндрической винтовой линии является замедляющей системой для осевых колебаний виртуального катода. В сторону антенны распространяется бегущая электромагнитная волна, связанная с анодом-винтовой линией и взаимодействующая с электронами колеблющегося виртуального катода. Их взаимодействие приводит к усилению электромагнитной волны, что приводит к повышению КПД генерации СВЧ-излучения.

На чертеже схематично изображен СВЧ-генератор на основе виртуального катода с радиальным пучком.

Заявляемый генератор имеет осевую симметрию и представляет собой вакуумную камеру с корпусом 1 в форме волновода, в котором коаксиально, без контакта между собой, установлены полые цилиндрический катод 3, закрепленный на держателе 2 и расположенный в нем анод 4, выполненный из проводника, сформированного в виде цилиндрической винтовой линии (поверхность анода прозрачна для электронов), соединенный с волноводом 5, переходящим в устройство вывода СВЧ-излучения в форме рупорной антенны 6 с диэлектрическим окном 7. К катодно-анодному промежутку прикладывается высоковольтное напряжение от внешнего источника питания 9.

В качестве источника питания 9 возможно использование генератора импульсного напряжения, выполненного, например, по схеме Аркадьева-Маркса [4] (Месяц Г.А., «Генерирование мощных наносекундных импульсов», М.: Атомиздат, 1972), либо взрывомагнитного генератора с обострителем напряжения на основе электрически взрываемых проводников [5] (Асиновский Э.И., Лебедев Е.Ф., Леонтьев А.А. и др., «Взрывные генераторы мощных импульсов электрического тока», М.: Наука, 2002).

Устройство работает следующим образом. Корпус (1) камеры и соответственно анод (4) заземлены. При подаче отрицательного импульсного напряжения от источника питания (9) через ввод (10) на цилиндрический катод (3) внутри анода (4), заявляемой формы, образуется виртуальный катод (8). Формирование СВЧ-излучения обусловлено колебаниями электронов в потенциальной яме виртуального катода и колебаниями самого виртуального катода. Волна СВЧ-излучения, проходя через цилиндрическую винтовую линию анода, взаимодействует с пучком электронов. Происходит модуляция пучка и вследствие этого улучшение обмена энергиями между пучком электронов и СВЧ-излучением. Излучение выводится через диэлектрическое окно (7) рупорной антенны (6).

В примере выполнения предложенного СВЧ-генератора на основе виртуального катода с радиальным пучком корпус вакуумной камеры, держатель катода, катод, антенна выполнены из стали, анод может быть выполнен из тонкой танталовой проволоки, выводное диэлектрическое окно выполнено из оргетекла. Внутренние полости генератора вакуумируются до давления остаточного газа не более 10-4 Тор.

Таким образом, выполнение анода в форме цилиндрической винтовой линии позволило, благодаря увеличению эффективности преобразования энергии пучка электронов в энергию СВЧ-излучения за счет модуляции пучка, повысить КПД сверхвысокочастотного генератора на 30%.

Сверхвысокочастотныйгенераторнаосновевиртуальногокатодасрадиальнымпучком,содержащийвакуумнуюкамеру,вкорпусекоторойкоаксиальнобезконтактамеждусобойустановленыэлектрическисвязанныесвнешнимисточникомпитанияполыецилиндрическийкатодирасположенныйвнеманодсцилиндрическойобразующей,прозрачныйдляэлектроновисоединенныйсволноводом,переходящимвустройствовыводасверхвысокочастотногоизлучения,отличающийсятем,чтоанодвыполненизпроводника,сформированноговвидевинтовойлинии.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 57 items.
20.02.2019
№219.016.c034

Способ автоматической сортировки грунтов, зараженных радиоактивными нуклидами, и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области обращения твердых радиоактивных отходов. Способ автоматической сортировки грунтов, зараженных радионуклидами, заключается в том, что мелкие классы грунта крупностью менее 20-30 мм подают на ленту сепаратора в виде сплошного потока, который проходит вместе с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002339463
Дата охранного документа: 27.11.2008
01.03.2019
№219.016.c9b6

Устройство для формирования установочного импульса

Изобретение относится к области автоматики и импульсной техники и может быть использовано для формирования импульсов. Достигаемый технический результат - формирование установочного импульса гарантированной длительности при подаче на шину питания напряжения с любой длительностью фронта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002296419
Дата охранного документа: 27.03.2007
01.03.2019
№219.016.cc3f

Способ управления электромагнитным приводом

Изобретение относится к машиностроению, в частности к электромагнитным приводам, и предназначено для использования в магистральных трубопроводах. Способ управления электромагнитным приводом заключается в удержании привода в исходном положении с помощью упругого элемента. Для перевода привода в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002352846
Дата охранного документа: 20.04.2009
11.03.2019
№219.016.d626

Способ изготовления тонкопленочных резисторов

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для производства микроэлектронных устройств и дискретных элементов. Технический результат: повышение выхода годных резисторов по параметрам точности за счет уменьшения влияния неконтролируемых дестабилизирующих факторов в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002270490
Дата охранного документа: 20.02.2006
11.03.2019
№219.016.da1a

Способ ускорения электронов в индукционном циклическом ускорителе

Изобретение относится к ускорительной технике и предназначено для использования при разработке и усовершенствовании индукционных циклических ускорителей и накопительных установок. Способ ускорения электронов в индукционном циклическом ускорителе включает инжекцию электронов и цикл ускорения....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002330394
Дата охранного документа: 27.07.2008
10.04.2019
№219.016.ffe4

Способ изготовления композитных проводов

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах, предназначенных для работы при температурах жидкого гелия. Техническая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении горячего уплотнения композитной заготовки перед экструзией, не связанного с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002285966
Дата охранного документа: 20.10.2006
10.04.2019
№219.017.03da

Способ определения концентрации электронов в плазменных устройствах

Изобретение относится к области диагностики плазмы и может быть использовано для измерения электронной концентрации плазменных образований различной геометрии в широком диапазоне исследуемых параметров. Способ определения концентрации электронов в плазменных устройствах включает установку зонда...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002351101
Дата охранного документа: 27.03.2009
19.04.2019
№219.017.2c5b

Пассивный пробоотборник

Изобретение может быть использовано при экологическом мониторинге природных и сточных вод для оценки качества окружающей среды. Пассивный пробоотборник содержит контейнер с открытой верхней частью, крышку с отверстием, съемно соединенную с открытой частью контейнера, и пробоотборный узел....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002287144
Дата охранного документа: 10.11.2006
19.04.2019
№219.017.2ca0

Способ имитации свойств плутония

Изобретение относится к области моделирования процессов диспергирования плутония при аварийном взрыве объектов и распространения его аэрозолей в атмосфере и может быть использовано для прогнозирования масштабов радиоактивного загрязнения местности при авариях. Способ имитации свойств плутония...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002298850
Дата охранного документа: 10.05.2007
19.04.2019
№219.017.2cca

Устройство для многоканальной сигнализации

Изобретение относится к технике автоматической сигнализации, его использование позволяет осуществить расширение функциональных возможностей устройства. Устройство для многоканальной сигнализации содержит ячейки (1) сигнализации, блок (2) управления, формирователь (3) сигналов самоконтроля, блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002297672
Дата охранного документа: 20.04.2007
Showing 1-10 of 34 items.
27.10.2013
№216.012.7b4b

Генератор высокочастотного излучения на основе разряда с полым катодом

Изобретение относится к высокочастотной технике и может быть использовано при создании генераторов высокочастотного (ВЧ) излучения. Генератор ВЧ-излучения на основе разряда с полым катодом содержит газоразрядную камеру, включающую в себя полый катод и изолированный от него анод, источник...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497225
Дата охранного документа: 27.10.2013
20.02.2014
№216.012.a3b6

Клистрон

Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) технике, а именно к области генерации электромагнитного излучения, и может быть использовано при создании генераторов мощного СВЧ-излучения. Клистрон содержит установленные в вакуумной камере, подключенные к внешнему источнику питания катод и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507625
Дата охранного документа: 20.02.2014
10.05.2014
№216.012.c098

Способ получения радиографического изображения быстропротекающих процессов в неоднородном объекте исследования и радиографический комплекс для его осуществления

Использование: для получения радиографического изображения быстропротекающих процессов в неоднородном объекте исследования. Сущность изобретения заключается в том, что при получении радиографического изображения быстропротекающих процессов в неоднородном объекте исследований выполняют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515053
Дата охранного документа: 10.05.2014
20.07.2014
№216.012.df14

Генератор высокочастотного излучения на основе разряда с полым катодом (варианты)

Изобретение относится к высокочастотной технике и может быть использовано при создании генераторов высокочастотного (ВЧ) излучения. Для первого варианта генератора по сравнению с генератором высокочастотного излучения на основе разряда с полым катодом, содержащим газоразрядную камеру,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522894
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.04.2015
№216.013.42bf

Мобильный радиографический комплекс и источник излучения бетатронного типа для радиографического комплекса

Изобретение относится к области импульсной рентгеновской техники, в частности, к способам и устройствам для получения изображения быстропротекающих, в частности взрывных, процессов в оптически непрозрачных объектах исследования, и может быть использовано при радиографии динамических объектов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548585
Дата охранного документа: 20.04.2015
10.06.2015
№216.013.5509

Устройство для получения окиси азота

Изобретение относится к плазмохимии, в частности к технологии получения окиси азота (NO) из исходного газа, содержащего, по меньшей мере, азот и кислород, с помощью электрического разряда, и может быть использовано в научных исследованиях (экспериментальные исследования плазмы), в биологии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553290
Дата охранного документа: 10.06.2015
20.08.2015
№216.013.71da

Система импульсно-периодической зарядки

Система импульсно-периодической зарядки (СИЗ) относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использована при разработке мощных импульсно-периодических ускорителей электронов и СВЧ-генераторов на их основе. Система импульсно-периодической зарядки содержит источник высокого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560716
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.10.2015
№216.013.8346

Способ получения органического геля на основе фенольного соединения и способ получения органической пены

Изобретение относится к области получения органических гелей и органических пен на их основе и может быть использовано при создании мишеней для диагностики плазмы, в производстве катализаторов, сорбентов и носителей. Способ получения геля заключается в смешивании компонентов дифенилолпропана,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565209
Дата охранного документа: 20.10.2015
10.12.2015
№216.013.9698

Способ управления параметрами излучения фазированной антенной решетки на основе сверхвысокочастотного генератора клистронного типа

Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) технике, может быть использовано при разработке мощных источников СВЧ излучения с высоким электронным КПД для целей радиолокации, навигации и передачи информации. В способе управления в процессе доускорения обеспечивают электронное управление...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570172
Дата охранного документа: 10.12.2015
10.08.2016
№216.015.5519

Способ получения газовой смеси, содержащей окись азота

Изобретение относится к плазмохимии, в частности к технологии получения окиси азота (NO) из исходного газа, содержащего, по меньшей мере, азот и кислород, с помощью электрического разряда и может быть использовано в научных исследованиях, промышленности, сельском хозяйстве и медицине. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593297
Дата охранного документа: 10.08.2016

Похожие РИД в системе