Свч-прибор м-типа

 

Использование: при конструировании магнетронов, предназначенных для радиотехнических установок с высокими требованиями к качеству спектра выходного сигнала. Сущность изобретения: замедляющая система прибора состоит из Np резонаторов , двух соосных колец с периодической структурой из Na анодных ламелей, подсоединенных поочередно к верхнему и нижнему кольцу, при этом число анодных ламелей , где m - четное число, что обеспечивает повышение качества спектра выходного сигнала прибора за счет подавления четных гармоник. 4 ил.

(st)s Н 01 J 25/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (54) СВЧ-ПРИБОР М-ТИПА!

Ы

С»

О

О с

Д

A (Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4916946/21 (22) 06.03.91 (46) 07.09.93. Бюл. N 33 — 36 (71) Государственное научно-производственное предприятие "Исток" (72) Каргин А.Н. (73) Государственное научно-производственное предприятие "Исток" (56) Патент США М 4006382, кл.315 — 39.53, 1980.

Авторское свидетельство СССР

% 496908, кл, Н 01 J 25/50, 1973, Изобретение относится к ЭВП СВЧ, а именно к магнетронам, предназначенным для радиотехнических установок с высокими требованиями к качеству спектра выходного сигнала.

Перед автором стояла задача создания магнетрона с низким (относительным) уровнем мощности высших гармоник в спектре выходного сигнала с целью выполнения требований по электромагнитной совместимости. Так, например, телевизионное вещание через искусственные спутники Земли на частоте 12 ГГц обусловило необходимость уменьшения уровня второй гармоники в магнетронах, работающих на частоте 6 ГГц, четвертой гармоники в магнетронах, работающих на частоте 3 ГГц и т.д. Как правило, в спектре магнетрона наибольший уровень имеет вторая гармоника, для подавления которой приходится принимать специальные меры, Известны магнетроны (1), конструкция которых включает в себя фильтр для подав„„RU„„ 2000624 С (57) Использование: при конструировании магнетронов, предназначенных для радиотехнических установок с высокими требованиями к качеству спектра выходного сигнала. Сущность изобретения: замедляющая система прибора состоит из Мр резонаторое, двух соосных колец с периодической структурой из N> анодных ламелей, подсоединенных поочередно к верхнему и нижнему кольцу, при этом число анодных ламелей

N -Npm, где m — четное число, что обеспечивает повышение качества спектра выходного сигнала прибора эа счет подавления четных гармоник. 4 ил. ления гармоник основного сигнала. В выводе энергии прибора помещен фильтр коаксиальной конструкции, в котором наружная часть коаксиала образована цилиндром длиной в четверть длины волны подавляемой гармоники. Для одновременного подавления разных гармоник в выводе энергии необходимо размещать несколько фильтров, что усложняет конструкцию, снижает электрическую прочность, увеличивает габариты прибора.

Можно подавить высшие гармоники сигнала другим способом — создать конструкцию замедляющей системы (3C), в которой спектр тока, наведенного электронными спицами, не содержит тех ч или иных высших гармоник.

Наиболее близким к предлагаемой конструкции является магнетрон (2), 3С которого содержит два кольца с периодической структурой, причем каждое иэ колец соединено с корпусом магнетрона двумя диаметрально расположенными

2000624 проводниками-ламелями, образующими четыре резонатора.

Эта конструкция обладает повышенным теплоотводом, механической прочностью и малыми габаритами, однако имеет высокий уровень мощности второй гармоники (минус

40-45 дБ от уровня мощности основного сигнала) не содержит признаков, позволяю щих его снизить.

Целью изобретения является повышеwe качества спектра выходного сигнала прибора эа счет подавления четных гармоник, а также миниатюризация прибора.

Цель достигается применением в магнетроне ЗС специальной конструкции.

Предлагается СВЧ-прибор М-типа, включающий ЗС, состоящую из Np резонаторов, двух соосных колец с периодической структурой из NI анодных памепей, подключенных поочередно к верхнему и нижнему кольцу. в котором число анодных ламелей

N>-вйр, где гп — четное число.

На фиг.1 изображена предлагаемая ЗС из четырех резонаторов и восьми анодных ламелей, Анодиый блок 1 содержит два соосных кольца 2. несущих периодическую структуру из восьми анодиых ламелей 3, подключенных поочередно через одну к верхнему и нижнему кольцу. Каждое кольцо соеДинено с наружным корпусом двумя ламелями 4 образующими четыре резонатора.

Таким образом, каждый из четырех резонаторов содержит по два емкостных зазора, образованных анодными ламелями 3. Периодическая структура о оужает цилиндрический катод 5.

На фиг.2 представлен разрез А-А иа фиг,1, где показаны верхнее 2а и нижнее 2б кольца, несущие анодиые ламели 3, охватыва1ощие катод 5.

Фиг,3 иллюстрирует возбуждение двухэазорных резонаторов электронными cANцэми, где 6 — реэонаторная стенка, 7— связки, 3 — анодные ламепи резонаторов, 5 — катод.

При высокочастотных колебаниях #вида электронная спица проходит расстояние между соседними зазорами эа время

Т/2, т.е, половину периода основного колебания, создавая два разнополяриых всплеска наведенного тока i в резонаторе. На фиг,4 наведенный ток I изображен в виде прямоугольных импульсов. При идентичности емкостных зазоров такой способ возбуждения математически может быть описан так (т) - - i (с +. ), T (1) где i(1) — наведенный ток;

Т вЂ” период ВЧ-колебаний.

Из теории цепей известно, что в спектре тока, состоящего иэ разнополяриых импульсов одинаковой амплитуды и формы, отсутствуют постоянная составляющая и четные гармоники (1).

Аналогичная картина наблюдается и во всех случаях. когда резонатор содержит четное количество емкостиых зазоров (например. Np 4, Na-16). Тогда резонатор возбуждается в первый полупериод суммарным наведенным током нечетных зазоров, а во второй полупериод суммарным током четных зазоров и условие (1) оказывается выполненным. Число резонаторов в магнетроне может быть различным, но принципиально важно, чтобы отношение числа ламелей к числу резонаторов было выражено четным числом: 2, 4. 8 и т,д.

В прототипе имеются четыре резонатора и двенадцать ламелей, т.е. каждый резонатор содержит три емкостных зазора. При колебаниях 7г-аида шесть электронных спиц возбуждают резонаторы следующим образом. В первый полупериод электронные спицы проходят под первым и третьим зазорами, создавая в резонаторе всплеск тока удвоенной амплитуды. Во второй попупериод электронная спица проходит только под вторым зазором. создавая всплеск

30 тока обратной полярности, Таким образом, резонаторы прототипа возбуждаются раэнополяриыми импульсами тока неодинаковой амплитуды, спектр тока содержит четные гармоники, так как условие (1) не выполняется.

Таким образом, предлагаемая 3С обеспечивает подавление четных гармоник в спектре выходного сигнала магнетроиа благодаря специальному способу возбуждения

40 резонаторов электронными сгустками, при котором наведенный ток состоит из разнополярных импульсов одинаковой формы.

Поэтому отпадает необходимость в фильтрации четных гармоник, включая вторую

45 гармонику, имеющую наибольшую амплитуду в обычных конструкциях магнетронов.

Предлагаемая конструкция сохраняет все достоинства прототипа; повышенный отвод тепла, механическую прочность. но при этом имеет более низкий уровень Bblсших гармоник. От конструкций с фильтрацией гармоник она отличается простотой, повышенной электрической прочностью за счет отсутствия фильтра в выводе энергии, воэможностью миниатюризации.

Предложенная конструкция магнетроиа диапазона 6 ГГц испытана в лабораторных условиях (Np=-8, Na=-16), уровень второй гармоники составляет минус 65-70 дБ, уровень четвертой гармоники лежит ниже порога

2000624

Д вЂ” А Риг. 2 чувствительности измерительной аппаратуры, Конструкция прототипа имеет уровень второй гармоники минус 40-45 дБ.

Таким образом, результаты испытания

3С подтверждают положительный эффект ее применения, Формула изобретения

СВЧ-прибор M-типа, содержащий замедляющую систему, состоящую иэ йр резонаторов, двух соосных колец с период ской структурой из Ng днодных лам лсй подсоединенных поочередно к верхнему и нижнему кольцу, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, 5 что, с целью повышения качества спектра выходного сигнала за счет подавления четных гармоник, соотношение числа анодны ламелей и резонаторов удовлетворяет соотношению Na-mNp, где m — четное число.

2000624

Фиг. 5

Фиг Ч

Составитель А. Каргин

Редактор А. Купрякова Техред М.Моргентал Корректор С, Юско

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3080

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101