Генератор свч без электропитания

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 2548014:

ФГОУ ВПО Российский государственный университет им. И. Канта (RU)

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.

Техническое решение относится к области физики, в частности к технике генерации сверхвысокочастотного излучения, и может быть использовано для разработки генераторов сверхвысокочастотного излучения.

Известен «Сверхвысокочастотный генератор магнетронного типа» по патенту РФ №2334302, МПК H01J 25/55, заявл. 09.10.2008, опубл. 20.09.2008. Сверхвысокочастотный генератор магнетронного типа содержит цилиндрический вакуумированный корпус с размещенной в нем системой формирования продольного магнитного поля. Внутри системы коаксиально размещены катод и охватывающий его анод в виде резонатора, связанного со средством для вывода СВЧ-излучения. Сверхвысокочастотный генератор магнетронного типа содержит также внешние источники питания (источник питания анодного напряжения, источник питания накала, источник питания электромагнитов).

Наличие внешних источников питания следует, на наш взгляд, отнести к недостаткам известного устройства.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому устройству является сверхвысокочастотный генератор в виде цилиндрического многорезонаторного магнетрона, который описан в справочнике «Приборы для неразрушающего контроля материалов» под редакцией В.В. Клюева, в 2-х кн.-М.: Машиностроение, 1976, 391 с. (прототип описан в кн. 1, на стр.256-257).

Известный сверхвысокочастотный генератор содержит постоянный магнит, источник электронов (подогреваемый накалом катод), систему резонаторов, являющуюся анодом, блок питания, вырабатывающий анодное напряжение и напряжение накала, а также систему вывода энергии.

К недостаткам прототипа также можно отнести необходимость наличия внешних источников питания: анодно-катодного напряжения и напряжения накала.

Задачей предлагаемого изобретения является создание сверхвысокочастотного генератора, которому не требуются внешние источники питания.

Поставленная задача достигается за счет введения в конструкцию магнетрона устройства преобразования СВЧ-колебаний в постоянное напряжение и выполнения источника электронов из бета-радиоактивного материала. При этом постоянное напряжение между анодом (системой резонаторов) и катодом (цилиндрическим источником электронов) создают путем преобразования части энергии от системы вывода энергии с помощью устройства преобразования.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 схематично изображен генератор СВЧ без электропитания (генератор электромагнитных колебаний диапазона СВЧ), вид сверху;

на фиг.2 показан генератор СВЧ без электропитания в аксонометрии;

на фиг.3 изображена блок-схема генератора СВЧ.

Генератор СВЧ без электропитания содержит катод 1, выполненный в виде стержня, из бета-радиоактивного материала. Катод 1 является источником электронов и размещен внутри цилиндрического анода, который выполнен в виде системы резонаторов 2, представляющих собой полости цилиндрической формы. Система резонаторов 2 связана с пространством взаимодействия 3 посредством щелей 4. СВЧ-энергия из системы резонаторов поступает в нагрузку посредством системы вывода 5. Генератор СВЧ без электропитания включает также преобразователь 6 СВЧ-колебаний в постоянное напряжение, использующий часть энергии от системы вывода 5.

Работа генератора СВЧ без электропитания осуществляется следующим образом.

Электроны движутся в ортогональном магнитном поле B (фиг.2) от катода 1 (бета-радиоактивного источника), к системе резонаторов 2. В пространстве взаимодействия 3 возникают пульсации границы облака пространственного заряда (фиг.1), которое в установившемся режиме достигает системы резонаторов 2, связанных с пространством взаимодействия 3 посредством щелей 4. В резонаторах 2 возникают сверхвысокочастотные колебания, которые через систему вывода 5 в виде СВЧ-энергии поступают, например, в коаксиальную линию, нагруженную на антенну, а часть энергии (фиг.3) используется преобразователем 6 СВЧ для создания постоянного напряжения между анодом (системой резонаторов 2) и катодом 1 (цилиндрическим источником электронов) генератора СВЧ 7 (магнетрона).

Преимуществом предлагаемого решения является отсутствие внешних электрических источников питания накала (низкого напряжения) и анодного высоковольтного напряжения.

Источники информации

1. Патент №2334302 C2 РФ, МКИ H01J 25/55. Сверхвысокочастотный генератор магнетронного типа / Дубинов А.Е., Птицын Б.Г., Селемир В.Д., Шилин К.С.; заявлено 09.10.2006; опубл. 20.09.2008.

2. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник в 2-х кн. под редакцией В.В.Клюева, кн. 1. - М.: Машиностроение, 1976, 391 с., с.201.

Генератор СВЧ без электропитания, содержащий постоянный магнит, источник электронов (катод), систему резонаторов, являющуюся анодом, и систему вывода энергии, отличающийся тем, что магнетрон оснащен дополнительным устройством преобразования СВЧ-колебаний в постоянное напряжение между анодом и катодом путем преобразования части энергии от системы вывода, а источник электронов выполнен из бета-радиоактивного материала.

Изобретение относится к электронной технике и предназначено для использования в мощных и сверхмощных магнетронах сантиметрового, миллиметрового и субмиллиметрового диапазона длин волн.

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.

Магнетрон с регулируемой мощностью // 2357318

Изобретение относится к устройствам электронной техники. .

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 // 2334301

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

Генератор свч-колебаний // 2284608

Способ получения из гравитационного поля экологически чистой энергии // 2252335

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. .

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.