Релятивистский магнетронный генератор

 

4 О i(iljlQ+с М г ф Фе1 @gal а е»

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

1иьвз

Союз Сооотонин

Свииеаистичеснин

Ресиублин

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительйое k авт. свйд-ву (22) Заявлено 12.04.79 (21) 2765468f18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 07.01.81 (5l) M. Кл.

Н 01 J 25/80

Государственный комитет (53) УДК 621.385.6 (088.8) ие делам иаобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения Г. Г. Канаев, С. Ф. Перелыгин, А. С. Сулакшин, Г. П. Фоменко, Э. Г. Фурман, Ю. Г. Штейн и Ю. Г. Юшков (71) Заявитель

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

Красного Знамени политехническом институте им. С. М. Кирова (54) РЕЛЯТИВИСТСКИЙ МАГНЕТРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для генерации сверхмощных СВЧ-импульсов наносекундной длительности как в одиночном, так и в многоимпульсном режимах с помощью сильноточных релятивистских электронных пучков.

Для получения СВЧ-импульсов необходимой амплитуды, длительности и формы на магнитрон необходимо подавать соответст- !О вующие модулирующие импульсы анодного напряжения. В обычных магнетронных генераторах используется большое количество различных видов модуляторов, которые по типу коммутирующих приборов можно !5 подразделить на 2 класса: 1) модуляторы на электронных лампах и 2) модуляторы на газовых разрядниках (1).

Модуляторы на электронных лампаХ со- 20 держат обычно емкостный накопитель энергии, модуляторную лампу в качестве ключа и управляющий подмодулятор (генератор импульсов, подаваемых на управляющий электрод модуляторной лампы). В подобном магнетронном генераторе выходная импульсная мощность ограничивается электрическими параметрами модулирующих ламп (допускаемыми анодным напряжением и импульсным током). ЗО

Значительно большие величины напряжения и тока можно получить при использовании приборов, в которых коммутация осуществляется газовым разрядом. Однако искровые разрядники, тира троны, тригатроны обладают односторонней управляемостью: можно управлять лишь началом газового разряда. Эта особенность вызывает необходимость формирования импульсов с помощью искусственной длинной линии, которая в свою очередь имеет ограничения по рабочему напряжению (в частности, ог* раничено рабочее напряжение конденсаторов), Поэтому, несмотря на то, что между магнетроном и модулятором включается импульсный трансформатор, добиться получения сверхмощных импульсов СВЧ-излучения (10 Вт) в традиционных устройствах невозможно.

Известен магнетронный генератор (2), с помощью которого удалось получить СВЧимпульсы с мощностью порядка 10 Вт.

Такой генератор содержит цилиндрический холодный катод, работающий в режиме взрывной эмиссии и. окруженный многорезонаторным анодным блоком. В качестве источника напряжения используется двойная линия Блюмляйна, служащая промежуточным накопителем сильноточного ускорителя электронов. В подобном генератоI

794683

3 ре возможна работа при напряжениях порядка 1 МВ в токах порядка 10 кА, что позволяет получать СВЧ-импульсы мощностью ) 10 Вт при КПД, доходящем до

1 0 0(,. 5

Целью предполагаемого изобретения является снижение веса и габаритов релятивистского магнетронного генератора.

Поставленная цель достигается тем, что в релятивистском- магнетронном генерато- >0 ре; содержащем цилиндрический холодный катод, окруженный многорезонаторным анодным блоком, источник анодного напряжения и магнитную систему, Источник анодного напряжения выполнен в виде ин- 15 дукционного трансформатора, а катод магнетрона выполнен в виде металлического стержня, размещенного по оси индукторов индукционного трансформатора, причем один конец этого стержня электрически 2О соединен с заземленным корпусом трансформатора, а корпус трансформатора — с многорезонаторным анодным блоком.

Устройство схематично изображено на чертеже. 25

Устройство содержит, ферромагнитные сердечники 1, двойную формирующуюся линию 2, катушку размагничивания 3, мно.гоканальный разрядник 4, многорезонаторный анодный блок 5, катод 6 (металличе- зо ский стержень), магнитную систему 7.

Индукторы индукционного трансформатора содержат сердечники 1 с уложенными поверх них по спирали формирующими полосковыми линиями, состоящими из четы- Ç5 рех обкладок, две из которых являются потенциальными и подсоединяются к аноду разрядника 4 и источнику зарядного напряжения, а две других подсоединяются к виткам, охватывающим сердечники. По оси 4О системы располагается катушка размагничивания 3 ферромагнитных сердечников, внутри которой находится катод 6, один конец которого электрически соединен с заземленным корпусом трансформатора, а 45 второй окружен многорезонаторным анодным блоком. Анод магнетрона 5 соединен с корпусом трансформатора, вывод СВЧизлучения осуществляется или от одного из резонаторов с помощью волновода или 50 дифракционно по оси магнетрона.

Устройство работает следующим образом.

В статистическом состоянии формирующая линия заряжена до требуемого напря- 55 жения, ферромагнитные сердечники приведены в состояние насыщения путем подачи напряжения на катушку размагничивания

3, Б момент срабатывания разрядника 4 по линии 2 распространяется волна напряжения, которая за время пробега по линии формирует на витках, охватывающих сердечники, прямоугольный импульс напряжения по величине равный зарядному. Роль вторичного витка выполняет катод 6, который суммирует вихревые ЭДС, наведенные сердечниками. Катушка размагничивания 3 обеспечивает равномерный потенциал в зазоре между индукторами. Суммарный импульс высокого напряжения приложен между катодом 6 и анодом 5 и создает электрическое поле, перпендикулярное к направлению поля магнитной системы 7. Магнетрон работает в режиме магнитной изоляции со взрывоэмиссионным холодным катодом.

Таким образом, импульс высокого напряжения в результате многократного суммирования создается непосредственно на катоде магнетрона, что определяет значительный выигрыш в габарите и весе генератора импульсных напряжений, формирующей линии и других элементов магнетронного генератора.

Кроме того, облегчается возможность работы генератора в периодическом режиме, так как источник питания и коммутирующая аппаратура нагружены на сравнительно низкие напряжения.

Формула изобретения

Релятивистский магнетронный генератор, содержащий цилиндрический холодный катод, окруженный многорезонаторным анодным блоком, источник анодного напряжения и магнитную систему, отл и ч а ю щи йся тем, что, с целью снижения веса и габаритов генератора, источник анодного напряжения выполнен в виде индукционного трансформатора, а катод магнетрона выполнен в виде металлического стержня, размещенного по оси индукторов индукционного трансформатора, причем один конец этого стержня электрически соединен с заземленным корпусом трансформатора, а корпус трансформатора — с многорезонаторным анодным блоком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бычков С. И. Магнетронные передатчики, Воениздат, М., 1955.

2. Диденко А. Н. и др. Мощные электронные пучки и их применение, Атомиздат, М., 1977 (прототип).

794663

Составитель Л. Икоев

Техред Л. Куклина

Редактор В. Большакова

Корректор А. Галахова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2721/15 Изд. № 116 Тираж 784 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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