Генератор свч-колебаний

Авторы патента:

H01J25/50 - магнетроны, т.е. приборы с магнитной системой, создающей магнитное поле, пересекающее электрическое поле (с бегущей волной, выходящей за зону пространственного заряда, H01J 25/42; работающие с многократным отражением или обратным циклотронным действием H01J 25/62,H01J 25/64)

Владельцы патента RU 2284608:

ОАО "Тантал" (RU)

Предлагаемое изобретение относится к генераторам СВЧ-колебаний. В состав генератора входит магнетрон, содержащий основной катод в пространстве взаимодействия и вспомогательный термоэмиссионный катод, изолированный от основного. Техническим результатом является повышение долговечности СВЧ-генератора. Между основным и вспомогательным катодами включен резистор, параллельно которому включен диод. Включение диода параллельно резистору дает возможность увеличить ток в направлении инжектирования в пространство взаимодействия и ввести магнетрон в рабочий режим. Диод рассчитан на величину тока, инжектируемого в пространство взаимодействия магнетрона, достаточного для его запуска. 2 ил., 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области генерирования сверхвысокочастотных (СВЧ) колебаний с использованием магнетронов, в частности мощных магнетронов непрерывного действия, имеющих основной катод, расположенный в пространстве взаимодействия магнетрона, и изолированный от него термоэмиссионный катод, вынесенный из пространства взаимодействия.

Известен магнетрон, настраиваемый напряжением (1), имеющий резонаторную систему, образующую пространство взаимодействия, и два катода - основной катод, расположенный в пространстве взаимодействия, и вспомогательный термоэмиссионный катод, вынесенный из пространства взаимодействия. Основной катод соединен с вспомогательным катодом внутри прибора, электронный поток инжектируется в пространство взаимодействия за счет применения управляющего электрода либо без электрода за счет аксиальных составляющих электрического и магнитного полей. Питание этих магнетронов осуществляется двумя источниками либо одним (в случае отсутствия управляющего электрода). При работе этих магнетронов напряжение накала вспомогательного катода не отключается.

Недостатком этих магнетронов является ограничение выходной мощности (не более 100-500 Вт).

Известен магнетрон непрерывного действия (самый ближайший аналог предлагаемого решения) М-146, (2-3) с выходной мощностью 10000 Вт, имеющий охлаждаемую резонаторную систему, образующую пространство взаимодействия, и два катода - охлаждаемый основной катод, расположенный в пространстве взаимодействия, вспомогательный термоэмиссионный катод, изолированный от основного катода. Электронный поток инжектируется в пространство взаимодействия вспомогательным катодом. Генерация магнетрона осуществляется за счет обратной бомбардировки этими электронами основного катода. После введения магнетрона в рабочий режим напряжение накала вспомогательного катода отключается. Магнетрон работает за счет обратной бомбардировки, используя вторично-эмиссионные и термоэмиссионные свойства катода. Питание такого магнетрона осуществляется одним источником высокого напряжения (выпрямителем). На фиг.1 представлена схема такого генератора, где VL - магнетрон, основной катод магнетрона 1 соединен со вспомогательным катодом магнетрона 2 через амперметр РА₂, питание магнетрона производится от одного выпрямителя U, питание накала вспомогательного производится от источника питания накала. Анодный ток магнетрона измеряется амперметром РА₂. При введении магнетрона в рабочий режим, в момент работы вспомогательного катода, в цепи, соединяющей катоды, появляется ток, что фиксируется амперметром, помещенным в эту цепь. Это ток, инжектируемый вспомогательным катодом в пространство взаимодействия магнетрона. После выключения напряжения накала вспомогательного катода величина этого тока уменьшается и направление тока изменяется на противоположное. Это ток, текущий из пространства взаимодействия на вспомогательный катод. Величина этого тока составляет 10-20% от величины анодного тока.

Недостатком этого генератора является наличие тока, текущего на вспомогательный катод магнетрона при выключенном напряжении накала этого катода, что может привести к его повреждению в процессе работы магнетрона, что в свою очередь приводит в итоге к ограничению долговечности генератора.

Предлагается свободная от указанных недостатков конструкция генератора, состоящая из мощного магнетрона непрерывного действия, имеющего основной катод в пространстве взаимодействия и изолированный от него вспомогательный термоэмиссионный катод, вынесенный из пространства взаимодействия, и выпрямителя.

Отличие предложенного генератора в том, что основной катод соединен со вспомогательным через резистор, параллельно которому подключен диод.

Схема предложенного генератора на фиг.2, где VL - магнетрон, основной катод 1 соединен со вспомогательным катодом 2 через резистор R и включенным параллельно резистору диодом VD. Выпрямитель U подключен к основному катоду 1. Напряжение накала вспомогательного катода осуществляется от источника напряжения накала. Амперметром PA₁ измеряется ток между основным и вспомогательным катодами, амперметром РА₂ измеряется анодный ток магнетрона. Введение одного резистора приводит к уменьшению величины тока, инжектируемого в пространство взаимодействия магнетрона, а также тока в цепи, соединяющей оба катода, что приводит к невозможности запуска магнетрона в рабочий режим из-за недостаточной величины тока, инжектируемого в пространство взаимодействия магнетрона. Включение диода параллельно резистору дает возможность увеличить ток в направлении инжектирования в пространство взаимодействия магнетрона и ввести магнетрон в рабочий режим, о чем свидетельствует появление анодного тока и выходной мощности. После этого выключается напряжение накала вспомогательного катода, и электронный поток, дрейфующий из пространства взаимодействия в сторону вспомогательного катода, будет значительно уменьшен из-за изменения потенциала вспомогательного катода, так как в его цепи будет действовать резистор. Путем подбора величины сопротивления резистора можно уменьшить значение тока практически до нуля. Диод должен быть рассчитан на величину тока, инжектируемого в пространство взаимодействия магнетрона, достаточного для его запуска.

Предлагаемая схема была проверена при испытаниях разрабатываемого магнетрона непрерывного действия с выходной мощностью 50 кВт. Испытания проводились при разных анодных токах магнетрона (от 3 до 5 А), величина сопротивления резистора изменялась от 0 до 11,5 кОм. В схеме были применены 4 диода КЦ201Е, соединенные параллельно. Результаты испытаний приведены в таблице.

Таблица 1
	Ток в цепи основного и вспомогательного катодов, А
Анодный ток, А Резистор, кОм	3	4	5
0	0,3	0,3	0,25
1,83	0,0775	0,065	0,046
4,1	0,036	0,035	0,025
11,5	0,017	0,013	0,01

Генератор СВЧ-колебаний, состоящий из магнетрона непрерывного действия, имеющего основной катод, расположенный в пространстве взаимодействия магнетрона, и вспомогательный термоэмиссионный катод, вынесенный из пространства взаимодействия и выпрямителя, подключенного к основному катоду, отличающийся тем, что основной катод соединен со вспомогательным через резистор, параллельно которому подключен диод.

Изобретение относится к области гравитационных двигателей и источников энергии с маховиками. .

Релятивистский магнетрон // 2228560

Изобретение относится к области релятивистской высокочастотной электроники и может быть использовано для генерации мощного СВЧ излучения. .

Магнетрон // 2218450

Изобретение относится к области нанесения покрытий, различных по назначению и составу, а именно к устройствам ионно-плазменного распыления в скрещенных магнитном и электрических полях, и может быть использовано в машиностроении, оптике, электронной, электротехнической, медицинской и других отраслях промышленности.

Релятивистский магнетрон // 2216066

Изобретение относится к генерации мощных импульсов СВЧ излучения. .

Магнетрон поверхностной волны // 2209486

Изобретение относится к электровакуумным приборам, конкретнее к магнетронам поверхностной волны. .

Магнетрон поверхностной волны с асимметричным щелевым выводом энергии // 2208872

Изобретение относится к электровакуумным приборам, в частности к магнетронам поверхностной волны (МПВ). .

Магнетрон с управляющим электродом // 2197029

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот, в частности к конструированию магнетронов прямой схемы. .

Релятивистский магнетрон // 2190281

Свч-прибор м-типа // 2183363

Изобретение относится к СВЧ-приборам М-типа. .

Катод для распыления или электродугового испарения (варианты) и устройство для покрытия или ионной имплантации подложек // 2168233

Изобретение относится к физике, а именно к катодам магнетронов. .

Магнетрон // 2334301

Изобретение относится к технике генерации электромагнитного излучения и может быть использовано для создания генераторов мощного сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения

Релятивистский магнетрон с внешними каналами связи резонаторов // 2337426

Изобретение относится к области релятивистской высокочастотной электроники и может быть использовано для генерации мощного СВЧ-излучения

Магнетрон с регулируемой мощностью // 2357318

Изобретение относится к устройствам электронной техники

Магнетрон // 2504041

Изобретение относится к области электронной техники. Магнетрон имеет первый набор лопаток 20, которые соединены выводами 52 с коаксиальным выходным устройством 51 связи, и второй набор лопаток 19, которые (в одном варианте) чередуются с лопатками первого набора и не соединены с выходным устройством связи. Лопатки каждого набора удерживаются, например, кольцами связки, которые могут быть распределены по длине анода под одним потенциалом относительно друг друга, а полярность одного набора лопаток противоположна полярности другого набора. Вводится дополнительная емкостная связь посредством осевых удлинителей 19а на концах набора лопаток 19, которые не соединены с выходным устройством связи, и за счет подбора размеров катод по существу развязывается от выходного устройства связи из-за противоположной полярности двух наборов лопаток. Технический результат - снижение потерь мощности. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Магнетрон с запускающими эмиттерами на концевых экранах катодных узлов // 2528982

Изобретение относится к электронной технике и предназначено для использования в мощных и сверхмощных магнетронах сантиметрового, миллиметрового и субмиллиметрового диапазона длин волн. Технический результат - повышение стабильности возбуждения магнетрона, надежности и долговечности его работы. Результат достигается путем конструктивного разделения катодного узла магнетрона на две функциональные части: запуск магнетрона осуществляется электронной эмиссией (термоэлектронной или полевой) с концевых экранов, а рабочий режим магнетрона обеспечивается основным вторично-эмиссионным катодом, находящимся в пространстве взаимодействия электромагнитных полей. Концевые экраны конструктивно изготавливаются из набора шайб, одна из которых, являющаяся запускающим эмиттером, изготовлена из эмиссионно-активного материала (окисей или сплавов). Запускающий эмиттер размещается между двумя шайбами из тугоплавкого металла, одна из которых собственно экранирует электронный поток в пространстве взаимодействия магнетрона, а вторая отделяет запускающий эмиттер от вторично-эмиссионного основного катода, препятствуя тем самым взаимодействию компонент, входящих в их состав. В магнетроне с мгновенным запуском запускающий эмиттер состоит из комбинации автоэлектронных катодов и активаторов. Активаторы, изготовленные из активных металлов или соединений, являются источниками активирующих веществ, которые, адсорбируясь на поверхности автоэлектронных катодов, увеличивают их эмиссионную способность. Эмиссионно-активные материалы в своем составе содержат окиси бария, кальция, иттрия, тория, лантана или сплавы платины или палладия с барием или иридия с лантаном или церием, осмия с лантаном и др. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Генератор свч без электропитания // 2548014

Изобретение относится к области физики, в частности к технике генерации сверхвысокочастотного излучения, и может быть использовано для разработки генераторов сверхвысокочастотного излучения. Технический результат - отсутствие внешних источников питания. Магнетрон оснащен дополнительным устройством преобразования СВЧ-колебаний для создания постоянного напряжения, а источник электронов выполнен из бета-радиоактивного материала. Причем постоянное напряжение между анодом - системой резонаторов - и катодом - цилиндрическим источником электронов - создается путем преобразования части энергии от системы вывода энергии с помощью СВЧ-выпрямителя. 3 ил.

Устройство и способ обработки газообразной среды и применение указанного устройства для обработки газообразной среды, жидкости, твердого тела, поверхности или любого их сочетания // 2572895

Изобретение относится к устройству для плазменной обработки газообразной среды. Устройство содержит генерирующее плазму устройство для создания в газообразной среде плазмы, диэлектрическую структуру, сформированную в виде трубки из плавленого кварца, причем плазма способна переноситься в диэлектрическую структуру, и камеру взаимодействия, включающую внутреннее пространство и стенку. Изобретение обеспечивает эффективную обработку газообразной среды и снижение потребления энергии. 7 н. и 20 з.п. ф-лы, 9 ил.

Магнетрон // 2588039

Изобретение относится к электронной технике, в частности к электровакуумным генераторам СВЧ-колебаний - магнетронам. Технический результат - снижение паразитного СВЧ-излучения с катодной ножки при сохранении малых массогабаритных характеристик прибора. Магнетрон содержит катодную ножку, анод с резонаторной системой и вывод энергии, при этом его катодная ножка, включающая катод, закрепленный на держателе катода, дополнительно содержит устройство для подавления паразитного СВЧ-излучения на рабочей частоте магнетрона, выполненное в виде свернутой четвертьволновой дроссельной структуры, включающей короткозамкнутый с одной стороны полый цилиндрический внешний проводник, закрепленный соосно на держателе катода таким образом, что его короткозамкнутая торцевая стенка направлена к внешнему концу катодной ножки, в полости которого расположен короткозамкнутый с одной стороны полый цилиндрический внутренний проводник, закрепленный соосно на держателе катода таким образом, что его короткозамкнутая торцевая стенка направлена к катоду магнетрона. Во втором варианте изобретения устройство для подавления паразитного СВЧ-излучения на рабочей частоте магнетрона выполнено в виде свернутой четвертьволновой дроссельной структуры, включающей короткозамкнутый с одной стороны полый цилиндрический внешний проводник, закрепленный соосно на держателе катода таким образом, что его короткозамкнутая торцевая стенка направлена к внешнему концу катодной ножки, в полости которого расположен полый цилиндрический внутренний проводник, при этом внутренний и внешний проводники связаны между собой посредством выполненного на торце внешнего цилиндрического проводника внутреннего кольцевого выступа, соединенного с первым торцом внутреннего полого цилиндрического проводника. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Релятивистский магнетрон с катодными концевыми экранами // 2599388

Изобретение относится к области релятивистской высокочастотной электроники и может быть использовано для генерации сверхмощного СВЧ-излучения. Релятивистский магнетрон с катодными концевыми экранами содержит многорезонаторный анодный блок (1) с торцевыми крышками (7), волноводный вывод мощности (2) и расположенные на оси катододержатель (4) с взрывоэмиссионным катодом (3), вакуумную камеру (8), цилиндрическую трубу дрейфа (9) и внешнюю магнитную систему (6). Катодные концевые экраны (5) установлены на катододержателе (4) и выполнены из ферромагнитного материала, индукция насыщения которого превышает величину индукции максимального рабочего поля магнитной системы (6). Технический результат - уменьшение потерь тока из пространства взаимодействия прибора. 2 ил.

Магнетрон с плавной перестройкой магнитного поля // 2637929

Изобретение относится к области электронной техники. Магнетрон содержит магнитную систему, состоящую из двух кольцевых магнитов с радиальным намагничиванием, контактирующих своей внешней цилиндрической поверхностью с внутренней поверхностью цилиндрического магнитомягкого экрана, двух цилиндрических полюсных наконечников, которые расположены внутри кольцевых магнитов, контактируют с ними своей внешней поверхностью и по крайней мере один из которых имеет подвижный элемент, а их торцевые поверхности неподвижны и образуют постоянный осевой рабочий зазор в пространстве взаимодействия. Подвижный элемент выполнен в виде цилиндрической гайки с возможностью смещения аксиально по резьбе относительно неподвижной части полюсного наконечника, выступая при этом своим торцом за торцевую поверхность магнита наружу, шунтируя его, плавно уменьшая магнитное поле в широких пределах. Технический результат – возможность плавной регулировки магнитного поля для точной настройки магнетрона в рабочую точку по анодному напряжению при заданном значении анодного тока и расширение диапазона регулировки напряженности магнитного поля в пространстве взаимодействия до 15%. 3 ил.