Магнетронный генератор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ i 1, 694942

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.11.77 (21) 2545770 18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.10.79. Бюллетень ¹ 40 (45) Дата опубликования описания 30.10.79 (51) М. Кл."Н OIJ 25, 50

Государственный комитет (53) УДК 621.385.6 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

А. Н. Диденко, В. И. Зеленцов, А. С. Сулакшин, Г. П. Фоменко, Ю. Г. Штейн и Ю. Г. Юшков

Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехническом институте им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) МАГНЕТРОННЪ|Й ГЕНЕРАТОР

Изобретение относи ся к технике СВЧ и может быть использовано для генерации сверхмощных СВЧ-импульсов наносекундной длительности.

В магнетронных генераторах, работающих на нерелятивистском электронном пучке, создание необходимой величины индукции магнитного поля не представляет особых затруднений. Типичные значения магнитной индукции для 10 см †диапазо 10 составляет 0,12 — 0,25 Тл, в 3 см †диапазоне требуемое магнитное поле имеет уже порядок 0,3 — 0,5 Тл. Подобная величина индукции магнитного поля при геометрических размерах магнитного зазора, необхо- 15 димых для известных магнетронов, легко достигается как с помощью постоянных магнитов, так и электромагнитов. Из соображений малых габаритов и веса обычно отказываются от электромагнитов и при- 20 меняют почти исключительно постоянные магниты (1). Использование же в магнетронном генераторе релятивистского электронного пучка делает возможным применение обычных магнитных систем, 25 так как с их помощью нельзя создать в объеме, обычном для сильноточного диода, постоянное магнитное поле с индукцией, достаточной для магнитной изоляции.

Например, чтобы обеспечить режим маг- 30 нитной изоляции при напряжении на зазоре релятивистского магнетрона порядка

400 кВ необходима величина индукции магнитного поля 0,4 — 0,5 Тл, причем объем, в котором создается магнитное поле, составляет, например, для 10 см — релятивистского магнетрона 100 см . Известные постоянные магниты могут обеспечить подобную вели тину индукции магнитного поля, но в объеме, значительно меньшем (например, В=0,5 Тл прп V=1,2 см ).

Кроме того, одним из важнейших требований, предъявляемых к магнитной системе магнетронного генератора, является постоянство магнитного поля в пространстве взаимодействия, вследствие чего конструкция постоянного магнита усложняется. Например, используются два постоянных магнита, причем один из них намагничен в радиальном направлении относительно цилиндрического анода, а другой вдоль оси цилиндрического анода, что и позволяет сделать поле более равномерным. Магнитная система может быть выполнена и как единое целое с другими конструктивными элементами магнетрона, а для создания равномерного поля служат специальным образом расположенные полюсные наконечники.

Из описанного следует, что при использовании в магнетронном генераторе релятивистского сильноточного электронного

».» »

694912 пучка применение обычных магнитных с!1c См нс прсдстаВлястс51 Возможным KBK изза ограниченных обьсмов, так и из-зи конструктивных особенностей сильноточных э tci;Tpottrtt t:, пушек (нали !Ие распрострапяlОщ(-. гося ВдОль Оси сильноточного диода электронного пучка исключает возможность размещсния полюсных наконечников, дополнительных магнитов около пространства взаимодействия) .

Известен магнетрон, позволяющий генерировать сверхмощные (1 ГВт) СВЧ— импульсы на основе использования сильноточных релятивистских электронных пучков.

Магнстронный генератор при этом содержит катод, окру5кснный многорезонаторпым анодпым блоком, который соединен с подВОдящими напряжение элсктрод2м !1, и импульсную магнитH)» î систему в виде пары Гельмгольца, состоящую из двух катушек и расположенную снаружи анодного блока коаксиально с ним (2). Использование такой магнитной системы дает опредслепныс преимущества: она позволяет получить достаточно однородное магнитное no;Ic и сравнигельно просто осуществить вывод энергии из какого-либо резонатора с помощью волновода. Однако имеются и серьезпыс недостатки. Наличие анодного блока в магнитном зазоре приводит к экранировке импульсного магнитного поля, поэтому. напряженность поля в пространстьс взаимодействия оказывается существенно меньше напряженности поля, создаваемого катушками Гельмгольца. 3ТО вызывает чсобходимость увеличения тока в катушках Гельмгольца прп фиксированной длительности импульса тока или увеличения длительности импульса для уменьшения эффекта экранировки.

Целью изобретения является увеличение общего КПД магнетронного генератора путем устранения экранировки магнитного поля.

В соответствии с изобретением поставленная цель достигается тем, что в магнетронном генераторе для сверхмощных

СВЧ-импульсов в анодном блоке со стороны внутрсннсй поверхности выполнены кольцевые пазы, в которые уложены витки катушек магнитной системы, образуюгцие

Нару Гельмгольца.

Устройство схематично изображено па чсртежс. Опо содержит анодный блок 1, Вп!Ки 2 пары Гельмгольца, катод 3, вакуумпоплотный высоковоль п(ый изолятор 4, схемаt », 5 пит2!! 1tH 11 ПОДВОД51щис э.;1сктроды) !!21!рп:51ер линию 6 БСПОх!.! 5!1!!12, K2Toä 3 ct>cдипсн с центральным электродом, а анод 1 в с внешним электродом линии 6 Блюмляйна. В кольцевых пазах на торцах анода по внутреннему диаметру уложены витки 2, образующие пару Гельмt0 гольца, причем один конец каждого из них присоединен к заземленному анодному блоку 1» а другой выведен через вакуумноплотный высоковольтный изолятор 4 и присоединен к схеме 5 питания.

Импульсное магнитное поле, созданное витками пары Гельмгольца, направлено вдоль оси прибора, причем силовые линии х!аг1 птного поля проход51т непосредственно через пространство взаимодействия, что

20 ИСКrl!O»!2CT ЭКра !ПрОВКу МаГНИтНОГO ПОЛЯ.

Импульс H2ttpHжения приложен между катодом 3 и анодом 1 и создаст электрическос поле, перпендикулярное к направлению х!агнитпого поля.

25 Такое исполнение магнетронного ген p2Toр2 НОЗВОляст изоежа! ь экран!!ровкп импульсного магнитного поля, сущестHer!Ho уменьшить дл(гтельность импульса тока !IHTBHHB магнитной системы и тем са:50 мым увеличить об (пй КПД магнетронного генератора. Кроме того, использование анод!(ого блока l» качестве несущей конструкции (!агп11! но!! системы упрощает магпстропный генератор. » (» )

Формула изобретения

Магнстронный генератор, содержащий

Ю катод, окру>кснн!(й1 многорезонаторным Иодп ы м Ол ОкОм, и ими) Ibcri 5 10 м а Гнитн) ю систему в виде пары Гельмгольца, состоящую из двух катушек, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД путем

Б устранения экранировки магнитного поля, в аподном блоке со стороны внутренней поверхности выполнены кольцевые пазы, в которые уложены витки катушек магнитной системы.

00 Источники информации, прпнятыс Во внимание при экспертизе

1. Магнетроны сантиметрового диапазона. Пер. с анг. под ред. С. Л. Зусмановского. М., «Сов, радио», 1951, с. 153.

2. G. Hei efi atrd Т. Т. Огкес1(оюя11 1976, 37 М 6, р. 379.

694912

Составитель С. Шитов

Техред Н. Строганова

Редактор Е. Караулова

Корректор Л. Орлова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2216/13 Изд. Ке 614 Тираж 923 Подписное

?lIlO «Поиск> Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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