×
11.03.2019
219.016.ddf8

СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ В ПРИБОРЕ С ВИРТУАЛЬНЫМ КАТОДОМ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Применение: СВЧ-электроника, может быть использован для генерации периодической последовательности мощных импульсов СВЧ-излучения. Сущность: предложен способ генерации периодической последовательности импульсов СВЧ-излучения в приборе с виртуальным катодом, содержащем диодную область, образованную катодным электродом и сетчатым анодом, и следующую за ней эквипотенциальную область, ограниченную сетчатым анодом и коллектором электронов, заключающийся в том, что периодически формируют электронный пучок в диодной области прибора и инжектируют его с током выше предельного вакуумного в эквипотенциальную область прибора через сетчатый анод с образованием виртуального катода, а в промежутке между импульсами последовательности на катод подают запирающий потенциал с дополнительного источника питания. Новым в этом способе является то, что в отличие от известного в качестве дополнительного источника питания используют источник постоянного отрицательного напряжения величиной, большей, чем работа выхода электрона из материала сетчатого анода, который с последовательно соединенным индуктивным элементом подключают к катодному электроду. Технический результат: упрощение цепи подключения дополнительного источника питания и сведение к минимуму паразитных сигналов. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к СВЧ-электронике и может быть использовано для генерации периодической последовательности мощных импульсов СВЧ-излучения.

Известен способ генерации одиночных импульсов СВЧ-излучения в приборе с виртуальным катодом (ВК) [1] (Hwang G.S., Wu M.W., Song P.S., Hou W.S., "High power microwave generation from a tunable radially extracted vircator", J. Appl. Phys., 1991, N 69(3), p. 1247).

Этот способ генерации наносекундных импульсных импульсов СВЧ-излучения заключается в том, что импульсный электронный пучок с током выше предельного вакуумного инжектируют из диодной области прибора через сетчатый анод в эквипотенциальную область (пространство дрейфа) до образования ВК. При этом величина электрического потенциала ВК и его положение осциллируют во времени, что является причиной возникновения мощных колебаний электромагнитного поля. Источником электромагнитных колебаний являются также осцилляции электронов в потенциальной яме с центром, приходящимся на область инжекции (обычно это анод ускоряющего промежутка), и с краями - катод ускоряющего промежутка и ВК.

Недостатком этого способа является отсутствие периодичности импульсов.

Известен способ генерации периодической последовательности импульсов СВЧ-излучения в приборе с ВК, представленный в [2] (Селемир В.Д., Алехин Б. В., Дубинов А.Е. и др. "Перспективы применения мощной наносекундной СВЧ- электроники в технологии и экологии". Новые промышленные технологии, 1995, N 2(268), с. 53).

Этот способ заключается в том, что периодически пропускают электронный пучок, сформированный в диодной области прибора с ВК с током выше предельного вакуумного в эквипотенциальную область прибора через сетчатый анод с образованием ВК. Прибор с ВК, в котором реализуется известный способ, состоит из источника напряжения, инжектора электронов в виде цилиндрической вакуумной камеры, в которой соосно размещены катод и сетчатый анод, прозрачный для электродов (диодная область), цилиндрической камеры дрейфа, ограниченной анодом и коллектором электронов (эквипотенциальная область), и следующего за ней конического рупора с окном для вывода излучения в атмосферу.

Источником СВЧ-излучения здесь, как и в [1], являются осцилляции ВК. В [2] сообщается, что достигнута частота следования СВЧ-импульсов 10 Гц.

Недостатком известного способа [2] является разогрев анодной сетки за счет ее бомбардировки электронами последовательно следующих импульсов. В работе [3] (Дубинов А.Е., Селемир В.Д., Сидорова В.А. и др. "Термические и механические нагрузки анодной сетки СВЧ-генератора с виртуальным катодом в импульсно-периодическом режиме работы", Инженерно-физический журнал, 1998, N 71(5), с. 899) показано, что температура анода при частоте следования импульсов 10 Гц может превысить 1000oC. Это приводит к появлению в области анодной сетки электронного облака, обусловленного термоэмиссией электронов с поверхности анодной сетки. Наличие электронного облака вокруг анодной сетки снижает импеданс вакуумного диода и частично шунтирует очередной импульс высокого напряжения в диоде, что оказывает негативное влияние на работу прибора с ВК в целом, так как последующие сгустки электронов из-за вышеописанного эффекта не набирают необходимой энергии. Это приводит к снижению выходной СВЧ-мощности в импульсах.

Наиболее близким способом, выбранным в качестве прототипа, является способ генерации периодической последовательности импульсов СВЧ-излучения с СВЧ-приборе, описанный в [4] {Амирян Р.А., Иванов В.А., Куликов А.В., Плешивцев В. И. "Способ усиления импульсных СВЧ-сигналов", а.с. СССР N 598449, 03.01.1977, H 01 J 25/00, опубл. БИ, 1978, N 39). Этот способ заключается в том, что периодически пропускают электронный пучок, сформированный в диодной области СВЧ-прибора с необходимой амплитудой тока в электродинамическую структуру СВЧ-прибора, а в промежутках времени между рабочими импульсами для исключения паразитных сигналов на токоуправляющий электрод диода подают запирающие импульсы напряжения с помощью дополнительного импульсного источника питания.

Недостатком этого способа является его сложность, так как для его реализации необходимо применение дополнительного устройства синхронизации, который должен включать дополнительный источник питания тогда, когда выключается основной, и наоборот, выключать его перед началом рабочего импульса СВЧ-генерации. Кроме того, импульсный дополнительный источник питания в процессе включения и выключения может наводить за счет своих переходных процессов в дополнительные паразитные сигналы во всех цепях СВЧ-прибора, так что дополнительный источник питания становится сам источником дополнительных паразитных сигналов.

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего получать последовательность выходных импульсов СВЧ-излучения при упрощенной цепи подключения дополнительного источника, при использовании которой исключается необходимость включения синхронизирующего устройства и устраняется возможность наводки дополнительных паразитных сигналов.

Технический результат состоит в упрощении цепи подключения дополнительного источника питания и в сведении к минимуму паразитных сигналов.

Технический результат достижим за счет того, что предложен способ генерации периодической последовательности импульсов СВЧ-излучения в приборе с виртуальным катодом, содержащем диодную область, образованную катодным электродом и сетчатым анодом, и следующую за ней эквипотенциальную область, ограниченную сетчатым анодом и коллектором электронов, заключающийся в том, что периодически формируют электронный пучок в диодной области прибора и инжектируют его с током выше предельного вакуумного в эквипотенциальную область прибора через сетчатый анод с образованием виртуального катода, а в промежутке между импульсами последовательности на катод подают запирающий потенциал с дополнительного источника питания. Новым в этом способе является то, что в отличие от известного в качестве дополнительного источника питания используют источник постоянного отрицательного напряжения величиной, большей, чем работа выхода электрона из материала сетчатого анода, который с последовательно соединенным индуктивным элементом подключают к катодному электроду.

Подача на катод дополнительного постоянного отрицательного потенциала величиной, большей, чем работа выхода электрона из материала анода электрона материала анода, по своему действию на электронное облако равносильна подаче соответствующего положительного импульса потенциала на анодную сетку. Очевидно, что это действие препятствует термоэмиссии электронов с анодной сетки в промежутках между рабочими импульсами и, как следствие, исключает снижение мощности выходных импульсов СВЧ-излучения.

Использование источника постоянного напряжения исключает необходимость включения синхронизирующего устройства и устраняет возможность наводки дополнительных паразитных сигналов.

Включение индуктивного элемента в цепь дополнительного источника постоянного напряжения позволяет произвести развязку для высоковольтного и низковольтного источников питания так, что импульс тока пучка не может оказать вредное воздействие на дополнительный источник питания.

Таким образом, отличительные признаки предлагаемого способа полностью решают поставленную задачу.

На чертеже схематично изображен прибор на основе ВК для осуществления способа, где обозначено:
1 - источник импульсов напряжения,
2 - дополнительный источник отрицательного напряжения,
3 - катод,
4 - анодная сетка,
5 - камера дрейфа,
6 - коллектор,
7 - рупор для вывода излучения,
8 - окно для вывода излучения,
9 - индуктивность.

Для реализации способа прикладывают импульс высокого напряжения отрицательной полярности от источника импульсов напряжения 1 к катоду 3. При этом анодная 4, цилиндрическая вакуумная камера дрейфа 5, коллектор электронов 6, рупор 7 и окно для вывода излучения 8 электрически соединены друг с другом, заземлены и соединены с положительным полюсом источника 1 импульсов напряжения.

Тогда в результате взрывной эмиссии на поверхности катода 3 формируется электронный поток, который, ускоряясь, проходит сквозь анодную сетку 4 и образует в камере дрейфа 5 ВК. Захваченные в потенциальную яму между реальным катодом 3 и ВК электроны совершают колебательные движения и излучают импульс СВЧ-излучения, который покидает систему через окно для вывода излучения 8.

После некоторого количества импульсов анодная сетка нагревается настолько, что способна испускать термоэмиссионные электроны. Однако этого не происходит, если на катод 3 с дополнительного источника 2 подают запирающее отрицательное напряжение величиной, большей, чем работа выхода электрона материала анода. Обычно для анодной сетки применяют вольфрам или тантал, и дополнительное постоянное отрицательное напряжение порядка -10 В полностью запирает термоэмиссию с любого применяемого на практике металла, из которого изготавливают анодную сетку.

Представленный на чертеже пример схемы запитки прибора с ВК, в которой параллельно источнику импульсов напряжения 1 через индуктивность 9 включен дополнительный источник постоянного напряжения 2, позволяет произвести развязку для высоковольтного и низковольтного источников питания. Это можно сделать благодаря соответствующему выбору величины реактивного сопротивления индуктивности.

Так, для низковольтного источника питания постоянного напряжения реактивное сопротивление индуктивности будет равно нулю, а для высоковольтного импульса с малой длительностью это сопротивление будет равняться RL = ω L, где ω - частота импульса высокого напряжения, L - величина индуктивности.

Итак, реализация предложенного способа позволяет исключить снижение мощности выходных импульсов СВЧ-излучения за счет паразитной термоэмиссии электронов, а также по сравнению с прототипом исключает необходимость включения синхронизирующего устройства и устраняет возможность наводки дополнительных паразитных сигналов.

СпособгенерациипериодическойпоследовательностиимпульсовСВЧ-излучениявприборесвиртуальнымкатодом,содержащемдиоднуюобласть,образованнуюкатоднымэлектродомисетчатыманодом,иследующуюзанейэквипотенциальнуюобласть,ограниченнуюсетчатыманодомиколлекторомэлектронов,заключающийсявтом,чтопериодическиформируютэлектронныйпучоквдиоднойобластиприбораиинжектируютегостокомвышепредельноговакуумноговэквипотенциальнуюобластьприборачерезсетчатыйанодсобразованиемвиртуальногокатода,авпромежуткемеждуимпульсамипоследовательностинакатодподаютзапирающийпотенциалсдополнительногоисточникапитания,отличающийсятем,чтовкачестведополнительногоисточникапитанияиспользуютисточникпостоянногоотрицательногонапряжениявеличинойбольшей,чемработавыходаэлектронаизматериаласетчатогоанода,которыйспоследовательносоединенныминдуктивнымэлементомподключаютккатодномуэлектроду.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 45.
20.02.2019
№219.016.c483

Способ установки длинномерных плоских измерительных датчиков в грунт

Изобретение относится к испытательной технике для установки длинномерных плоских измерительных датчиков для определения параметров движения объектов в грунте. Способ включает формирование в грунте в местах измерения площадок для размещения датчиков, установку перед размещением в местах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02161676
Дата охранного документа: 10.01.2001
20.02.2019
№219.016.c4a4

Кассета для установки длинномерного плоского изделия

Изобретение предназначено для установки длинномерного плоского изделия в грунты или другие сыпучие среды, например контактных датчиков для измерения параметров движения объектов в грунте, и может быть использовано в испытательной технике. Кассета содержит отбортованные по верхнему краю и с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02148006
Дата охранного документа: 27.04.2000
11.03.2019
№219.016.d765

Газогенератор

Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано в системах вытеснения или аэрации жидкостей или порошков. Газогенератор содержит корпус с газовыводом, пиротехнический газогенерирующий заряд, установленный в корпусе с боковым зазором, инициирующее устройство, расположенное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02234364
Дата охранного документа: 20.08.2004
11.03.2019
№219.016.d769

Устройство для гальванического разделения сигналов

Изобретение относится к измерительной технике. Достигаемый технический результат - упрощение устройства и уменьшение энергопотребления устройства. Устройство для гальванического разделения сигналов, содержащее автоколебательный блокинг-генератор (1) с нагрузочной (2) и компенсирующей (3)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02231900
Дата охранного документа: 27.06.2004
11.03.2019
№219.016.d76b

Устройство для заряда емкостного накопителя

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания устройств, использующих энергию предварительно заряженных конденсаторных батарей. Техническим результатом изобретения является повышение точности регулирования зарядного напряжения за счет уменьшения времени реакции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02231192
Дата охранного документа: 20.06.2004
11.03.2019
№219.016.d76f

Устройство для очистки газообразных сред от взвешенных частиц

Изобретение предназначено для очистки газов и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности. Устройство для очистки газообразных сред от взвешенных частиц содержит цилиндрический корпус с размещенным тангенциально в его верхней части штуцером ввода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02231396
Дата охранного документа: 27.06.2004
11.03.2019
№219.016.d77c

Способ получения многослойных магнитных пленок

Изобретение относится к области напыления тонких пленок и может быть использовано в производстве магнитных датчиков. Технический результат изобретения - повышение рабочих характеристик датчика магнитного поля и получение магнитных слоев с малой и одинаковой коэрцитивной силой и повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02233350
Дата охранного документа: 27.07.2004
11.03.2019
№219.016.d786

Инерционный включатель

Изобретение предназначено для измерения действующих ускорений в системах автоматики летательных аппаратов и систем безопасности автомобилей. Техническим результатом является обеспечение несрабатывания при высокочастотных виброударных воздействиях и обеспечение измерения ускорений при действии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02237310
Дата охранного документа: 27.09.2004
11.03.2019
№219.016.de0c

Плазменный прерыватель тока

Изобретение относится к мощной импульсной технике и может быть использовано при создании генераторов импульсов высокого напряжения тераваттной мощности для питания сильноточных ускорителей заряженных частиц, Z-пинчевых нагрузок и т. д. ППТ содержит источник импульса тока, подключенный к двум...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02165684
Дата охранного документа: 20.04.2001
11.03.2019
№219.016.de56

Газоразрядный импульсный источник света

Изобретение относится к светотехнике. Техническим результатом является уменьшение размеров тела свечения источника света, уменьшение длительности светового импульса и повышение яркости света. Устройство содержит наполненную рабочим газом газоразрядную камеру, образованную двумя стенками, по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02195746
Дата охранного документа: 27.12.2002
Показаны записи 1-8 из 8.
11.03.2019
№219.016.d76b

Устройство для заряда емкостного накопителя

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания устройств, использующих энергию предварительно заряженных конденсаторных батарей. Техническим результатом изобретения является повышение точности регулирования зарядного напряжения за счет уменьшения времени реакции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02231192
Дата охранного документа: 20.06.2004
11.03.2019
№219.016.de0c

Плазменный прерыватель тока

Изобретение относится к мощной импульсной технике и может быть использовано при создании генераторов импульсов высокого напряжения тераваттной мощности для питания сильноточных ускорителей заряженных частиц, Z-пинчевых нагрузок и т. д. ППТ содержит источник импульса тока, подключенный к двум...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02165684
Дата охранного документа: 20.04.2001
19.04.2019
№219.017.2cff

Переключатель газового потока

Изобретение предназначено для переключения газовых потоков малых расходов. Переключатель содержит корпус с входным штуцером и первым и вторым выходными штуцерами. В корпусе выполнены седла двух клапанов. Во втором выходном штуцере расположены уплотнительное и стопорное кольца и управляющий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002255260
Дата охранного документа: 27.06.2005
19.04.2019
№219.017.2d12

Устройство для формирования взрывной волны

Изобретение относится к взрывной технике и может быть использовано во взрывных размыкателях импульсного тока, магнитокумулятивных генераторах с осевым инициированием и в других устройствах, где требуется электрическая прочность устройства формирования взрывной волны. Сущность изобретения:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002252390
Дата охранного документа: 20.05.2005
18.05.2019
№219.017.5c12

Источник питания нелинейной нагрузки

Изобретение относится к электротехнике, к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках питания с импульсной формой выходного напряжения, работающих на нелинейную нагрузку: излучатели газовых лазеров, плазмохимические реакторы и т.п. Техническим результатом изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02199814
Дата охранного документа: 27.02.2003
10.07.2019
№219.017.b1c6

Генератор-формирователь электромагнитного импульса (варианты)

Изобретение относится к сильноточной импульсной технике, к ускорительной технике и может быть использовано для генерации сильноточных высоковольтных электрических импульсов прямоугольной формы для запитки ускорительных устройств, плазменных, лайнерных нагрузок и т.д. Прерыватель тока размещают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002173033
Дата охранного документа: 27.08.2001
10.07.2019
№219.017.b216

Способ генерации мощного импульса рентгеновского излучения

Использование: в импульсной рентгенотехнике, инерциальном термоядерном синтезе, сильноточной электронике и физике высоких плотностей энергии. Способ заключается в накоплении энергии в накопителе путем подключения его к первичному источнику энергии, формировании электромагнитного импульса при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002195790
Дата охранного документа: 27.12.2002
+ добавить свой РИД