Устройство высокочастотного питания резонаторных секций линейного ускорителя

 

1. УСТРОЙСТВО ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ПИТАНИЯ РЕЗОНАТОРНЫХ СЕКЦИЙ ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ, содержащее генератор, вход которого через трехплечий мост сложения мощностей подключен к выходу предоконечного каскада и согласованной балластной нагрузке, а выход О П .через направленный ответвитель подключен к двум узлам связи двух резонаторньпс секций и фиксированному аттенюатору, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства при пробоях в резонаторных секциях, в устройство введены защитный разрядник и два отрезка линий связи, каждый из которых одним концом подключен к выходным плечам направленного ответйителя, а другим концом - к защитному разряднику , при этом длина отрезков линий связи кратна половине длины волны генератора, а место их подключения удалено от узлов связи на расстояние, ° которое кратно нечетному числу чет (Л вертой части длины волны генератора. О п

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) ((() 4(5(1 Н 05 Н 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ .ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 2991467/18-21 (22) 04. 10.80 (46) 07.05.85. Бюл. К - 17 (72) О.И. Кислый, Е.В. Мазуров и И.Г. Мальцев (53) 621.384.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 493178, кл. Н 05 Н 7/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

В 434899, кл. Н 05 H 7/02, 1972. (54)(57)1.УСТРОЙСТВО ВЫСОКОЧАСТОТНОГО

ПИТАНИЯ РЕЗОНАТОРНЫК СЕКЦИЙ ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ, содержащее генератор, вход которого через трехплечий мост сложения мощностей подключен к выходу предоконечного каскада и согласованной балластной нагрузке, а выход.через направленный ответвитель подключен к двум узлам связи двух резонаторных секций и фиксированному аттенюатору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства при пробоях в резонаторных секциях, в устройство введены защитный разрядник и два отрезка линий связи, каждый из которых одним концом подключен к выходным плечам направленного ответвителя, а другим концом — к защитному разряднику, при этом длина отрезков линий связи кратна половине длины волны генератора, а место их подключения удалено от узлов связи на расстояние, 3 которое кратно нечетному числу четвертой части длины волны генератора.

910107

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что защитный разрядник выполнен в виде двух отрезков коаксиала, разделенных между собой металлической диафрагмой с (Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке систем ВЧ-питания многосекционных линейных ускорителей. S

Известно устройство, содержащее генератор, трехплечий мост, фазовращатель, балластные нагрузки и резонатор, подключенный к двум одинаковым выходам генератора через два iO направленных отверстия (Ц .

В процессе работы известного устройства при подаче ВЧ-мощности в резонатор в последнем возможно появление пробоев. Недостатком извест- 1S ного устройства является его малая надежность при появлении пробоев, которые приводят к перенапряжению в элементах устройства ВЧ-питания и выходу их из строя. 20

Прототипом данного изобретения является устройство высокочастотного питания резонаторных секций линейного ускорителя, содержащее генератор, вход которого через трехппечий мост сложения мощностей подключен к выходу предоконечнбго каскада и согласованной балластной нагрузке, а выход через направленный ответвитель под30 ключен к двум узлам связи двух реэонаторных секций и фиксированному аттенюатору (2) .

При работе известного устройства пробой одного из резонаторов соответствует режиму короткого замыкания в сечении узла связи этого резонатора, в то время как другой резонатор находится в рабочем режиме. В итоге оконечный генератор оказывается включенным на рассогласованную нагрузку, так как не выполняется условие идентичности нагрузок выходных плеч направленного ответвителя. Так как данная система ВЧ-питания использует в центральным сквозным отверстием, и имеет два разрядных промежутка между металлической диафрагмой и окончаниями внутренних проводников отрезков коаксиала с обеих сторон диафрагмы. качестве сигнала обратной связи отраженную волну, то в случае, когда значение коэффициента отражения в сечении узла связи резонатора близко к единице, оконечный генератор, охваченный кольцом обратной связи, работает в режиме с глубокой положительной обратной связью, что по данной схеме приводит к резкому возрастанию

его коэффициента усиления и выходной

ВЧ-мощности, а следовательно, и к многократным перенапряжениям в элементах конструкции генератора, элементах системы ВЧ-питания.

Рассмотренные эффекты при ограниченном запасе по электрической прочности в реальных конструкциях приводят к пробоям в системе ВЧ-питания и ее отказу.

Таким образом, недостатком извест-. ного устройства является его недостаточная надежность при пробоях в резонаторах.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. повышение надежности работы устройства при пробоях в реэонаторных секциях.. Поставленная цель достигается тем, что в устройство высокочастотного питания резонаторных секций линейного ускорителя, содержащее генератор, вход которого через трехплечий мост сложения мощностей подключен к выходу предоконечного каскада и согласованной балластной нагрузке, а выход через направленный ответвитель подключен к двум узлам связи двух резонаторных секций и фиксированному аттенюатору, введены защитный разрядник ,и два отрезка линий связи, каждый из которых одним концом подключен к выходным плечам направленного ответвителя, а другим концом — к защитному раз910107 ряднику, при этом длина отрезков линий связи кратна половине. длины волны генератора, и место их подклю. чения удалено от узлов связи на расстояние, которое кратно нечетному числу четвертой части длины волны генератора.

Поставленная цель достигается . также и тем, что защитный разрядник выполнен в виде двух отрезков ко- 10 аксиала, разделенных между собой металлической диафрагмой с центральным сквоэньм отверстием, и имеет два разрядных промежутка между металлической диафрагмой и окончаниями 15 внутренних проводников отрезков коаксиала с обеих сторон диафрагмы.

На фиг. 1 показана схема системы

ВЧ-питания резонаторов линейного ускорителя; на фиг.2 дан вариант, 20 конструкции ВЧ-разрядника защиты с двумя взаимоупрачляющими разрядными промежутками, соединенными между собой коротким плазменным каналом.

Устройство содержит резонаторы 1, 25 подключенные к оконечному каскаду генератора 2 при помощи направленного ответвителя 3 в каждое из выходных плеч которого на расстоянии

% (2 + 1 ), (где ф — длина волны, n = 0,1,2,...) от сечения узлов 4 связи включены два отрезка линии 5 связи, кратные полуволне — и, концы

Л которых подключены к ВЧ-разряднику М

6 защиты. Плечо направленного ответвителя 3, в котором выделяются отраженные волны, подсоединено через фиксированный аттенюатор 7 к одному из входных плеч Т-моста 8 сложения 40 мощностей, другое входное плечо которого подключено к выходу предоконечного каскада ВЧ-генератора 9.

Одно выходное плечо Т-моста 8 45 сложения мощностей соединено с входом оконечного каскада генератора 2, а другое — с согласованной балластной нагрузкой 10.

ВЧ-разрядник 6 защиты состоит из 50 корпуса 11, являющегося наружным проводником двух отрезков коаксиала, разделенных между собой металлической диафрагмой 12 с центральным сквозньм отверстием и двух внутренних 5$ проводников 13 отрезков коаксиала с обеих сторон металлической диафрагмы °

Металлическая чиафрагма 12 являет: ся общим электродом двух разрядных промежутков разрядника 6, вторыми электрсцами являются окончания внутренних проводников 13 с обеих сторон диафрагмы 12.

Устройство работает следующим образом.

При пробое одного из резонаторов короткое замыкание в сечении его узла 4 связи через отрезок линии связи

- «ll длиной — (2я + 1) трансформируется в

4 холостой ход в сечении подключения соответствующего отрезка линии 5. связи. При этом коэффициент отражения в этом сечении равен +1.

Аварийное перенапряжение в сечении подключения линии 5 вызовет пробой соответствующего разрядного промежутка ВЧ-разрядника 6. Через сквозное отверстие (плазменный канал) в металлической диафрагме 12 производится инжекция свободных электронов и ультрафиолетовая подсветка из области ВЧ-разряда сработавшего разрядного промежутка в другой разрядный промежуток, образованный одним из электродов — проводником 13 и электродом-диафрагмой 12, ионизация газа в котором способствует его быстрому пробою рабочим уровнем ВЧ-напряжения в сечении подключения второго - 0

Я

2 отрезка линии 5 связи.

После пробоя обоих разрядных промежутков ВЧ-разрядника 6 короткое замыкание в сечении через отрезки линии 5 связи, кратные полуволне, трансформируется в короткое замыкание в сечениях подключения отрезков линий

5 в выходных плечах направленного ответвителя 3. При этом коэффициент отражения в этих сечениях становится равным -1, что равносильно холостому ходу в сечениях узлов 4 связи.

Условие идентичности нагрузок выходных плеч направленного ответвителя 3 будет выполнено, и оконечный каскад ВЧ-генератора 2.вновь окажется включенным на согласованную нагрузку. Холостой ход в сечениях узлов 4 связи приводит к появленью на входе моста 8 сложения сигнала отраженной волны в фазе„ при которой на входе оконечного каскада генератора 2 амплитуда возбуждения равна половине арифметической разницы амплитуд сигналов предоконечного генератора 9 и

910107

Редактор П. Горькова Техред Т.Маточка Корректор А. 06ру ар

Заказ 2825/3 Тираж 794 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 отраженной вол."ы. При правильной настройке системы амплитуда сигнала возбуждения упадет до нуля, Сквозное отверстие в металлической диафрагме 12 по ВЧ представляет собой запредельный волновод и тем самым осуществляет ВЧ-развязку выходных плеч направленного ответвителя 3.

Кроме приведенного примера конструкции ВЧ-разрядника представляется возможным использовать газовые разрядники тригатронного типа, включенные непосредственно в выходные плечи направленного ответвителя, на расстоянии,,кратном нечетному числу четвертей волн, запуск которых производится с помощью цепи вспомогательного поджига.

Однако и этом случае наряду с усложнением конструкции, обусловленным дополнительным источником питания и датчиками перенапряжения в линии

S связи, существенно снизится быстродействие, а следовательно, и эффективность защиты.

Данное устройство ВЧ-питания резонаторов линейного ускорителя в отличие от известного позволяет осуществить надежную работу при пробоях в резонаторах ускорителя. В случае пробоев в резонаторах будет происхо15 дить быстрый сброс ВЧ-мощности генератора и тем самым будет предотвращено разрушение элементов конструкции системы и вь1ход ее иэ строя.