Пристрій формування короткочасних когерентних радіоімпульсів нвч коливань підвищеної потужності

Пристрій формування короткочасних когерентних радіоімпульсів НВЧ коливань підвищеної потужності, що містить генератор безперервного випромінювання, який відрізняється тим, що вихід НВЧ генератора підключений до входу кільця резонатора рухомої хвилі (РРХ) за допомогою спрямованого відгалужувача (СВ), пряме плече якого сполучене з узгодженим навантаженням, а в розрив хвилевідного кільця РРХ вбудований первинний канал щілинного моста, в щілину якого встановлений затвор, що виконаний з можливістю закривання та відкривання щілини, при цьому до зворотного плеча вторинного каналу щілинного моста підключене узгоджене навантаження, а пряме плече використовується як вихід генерованих радіоімпульсів НВЧ коливань. Винахід відноситься до радіопередавальної техніки НВЧ і може бути використаний в радіолокації, радіозв'язку, радіовисотомірах, системах управління зброєю і інших галузях радіотехніки, в яких використовується імпульсний режим роботи передавальних пристроїв. Відомі пристрої формування короткочасних радіоімпульсів НВЧ коливань передавальних пристроїв. Так, наприклад, в пристрої формування потужних короткочасних радіоімпульсів НВЧ коливань [Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ / М.В.Вамберский - М: Высшая школа, 1984.- 448с.], модуляція здійснюється за допомогою подачі модулюючих імпульсів на керуючі електроди приладів НВЧ: магнетронів, пролітніх клістронів, ламп рухомої і зворотної хвилі, та ін. Тривалість i імпульсів залежить від призначення передавачів і коливається в межах 0,1...5,0мкс. Період проходження імпульсів Ti значно більше i і має величину порядку мс і більш. Недоліками даного пристрою є великі габаритні розміри, велика необхідна потужність НВЧ генератора, трудність формування більш коротких імпульсів. Найбільш близьким технічним рішенням (прототипом) є пристрій формування коротких імпульсів в оптичному діапазоні частот, заснований на використанні модуляції добротності резонатора [Дулин В.И. Электронные и квантовые приборы СВЧ / В.И.Дулин -М.: Энергия, 1972.-224с.], який містить твердотільний лазер в якості генератора безперервного випромінювання і пристрій модуляції добротності резонатора за допомогою затвора. Принцип роботи прототипу заснований на використанні модуляції добротності резонатора. При цьому під час дії імпульсу накачування лазера добротність резонатора мала і умова самозбудження не виконується. У кінці імпульсу накачування (момент закінчення накопичення активних часток на верхньому метастабільному енергетичному рівні) добротність резонатора відновлюється і на короткий час виконується умова самозбудження. Тривалість імпульсу в режимі модуляції добротності в рубіновому лазері складає десятки наносекунд. Величина добротності регулюється за допомогою механічних, електрооптичніх, магнітооптичніх та рідинніх затворів. (19) UA (11) 76134 (13) C2 (21) 2003077074 (22) 28.07.2003 (24) 17.07.2006 (46) 17.07.2006, Бюл. № 7, 2006 р. (72) Саламатін Віктор Васильович, Лукьянчук Григорій Олександровіч (73) СЕВАСТОПОЛЬСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М.:Высшая школа, 1984 Дулин В.И. Электронные и квантовые приборы СВЧ. - М.:Энергия, 1972 SU 762754 A1, H05H7/02, 27.02.1999 SU 1080231 A, H02H9/08, 15.03.1984 SU 444984, G01R7/00, 30.09.1974 RU 2137265 C1, H01P7/06, H03K12/00, 10.09.1999 RU 93053299 A, H01P7/06, 10.06.1996 US 20010004411 A1, G02B6/26, 21.06.2001 3 76134 4 Недоліком прототипу є неможливість його рено сполучені НВЧ генератор 1, первинний канал алізації в НВЧ діапазоні, оскільки відкритий резоСВ 2 і узгоджене навантаження 3. Вторинний канатор застосовується тільки для оптичних хвиль і нал СВ згорнутий в кільце 4, довжина якого кратна має некогерентність імпульсів на виході пристрою. довжині хвилі НВЧ генератора. У розрив вторинноТехнічною задачею винаходу є створення приго каналу вбудований первинний канал 5 щілиннострою формування короткочасних когерентних го моста, в щілину якого встановлений затвор 6, радіоімпульсів НВЧ коливань підвищеного, відносщо закриває щілину протягом часу накопичення но рівня потужності хвилі генератора, рівня імпуенергії в резонансному кільці і що відкриває її під льсной потужності на основі малопотужного НВЧ час випромінювання енергії РРХ в пряме вихідне генератора безперервного випромінювання. Ця плече вторинного каналу 7 щілинного моста. Інше, задача вирішується шляхом накопичення НВЧ зворотне плече щілинного моста підключене до енергії в резонаторі рухомої хвилі (РРХ), а потім узгодженого навантаження 8. її швидкого відбору, після якого наступає новий Затвор, встановлений в щілину хвилеводного цикл накопичення енергії. Для цього в РРХ вбудощілинного моста, може бути механічним, газорозваний первинний канал щілинного моста, відділерядним, напівпровідниковим, вакуумним ний від вторинного затвором, який відкритий в мо[В.Г.Алыбин /Проблемы создания СВЧ защитных мент відбору енергії і закритий під час її устройств для радиолокации и связи/ Алыбин накопичення в РРХ. Оскільки довжина середньої В.Г.// 12-я Междунар. конф. «СВЧ-техника и телелінії кільця РРХ кратна довжині хвилі НВЧ генеракоммуникационные технологии»: Материалы тора, то коливання на виході прямого плеча втоконф., 9-13 сент. 2002г. -Севастополь, С.15-21]. ринного каналу щілинного моста синхронізовані з Найбільш простий механічний затвор являє собою коливаннями НВЧ генератора, тобто радіоімпульсі провідну пластину, що встановлюється в щілину на виході пристрою, що пропонується, когерентни. моста і що має отвір у вигляді вікна, співпадаючий Суть винаходу: пристрій формування короткопо розмірах з щілиною. Під час накопичення НВЧ часних когерентних радіоімпульсів НВЧ коливань енергії в РРХ щілина перекрита провідною пласпідвищеної потужності, що містить генератор безтиною, а в момент витягання енергії з РРХ, при перервного випромінювання, відмінний тим, що швидкому переміщенні пластини, вікно в пластині вихід НВЧ генератора підключений до входу кільпоєднується з щілиною. ця РРХ за допомогою спрямованого відгалужувача Пристрій формування короткочасних когерен(СВ), пряме плече якого сполучене з узгодженим тних радіоімпульсів НВЧ коливань підвищеної понавантаженням, а в розрив хвілеводного кільця тужності працює таким чином. Хвиля потужністю РРХ вбудований первинний канал щілинного мосΡ1 від НВЧ генератора через плече І СВ поступає та, в щілину якого встановлений затвор, що виков плече ll і плече III. У сталому режимі роботи понаний з можливістю закривання та відкривання тужність Р3 в кільці при умові резонансу досягає щілини, при цьому до зворотного плеча вторинносвого максимального значення Р3max: го каналу щілинного моста підключене узгоджене k12 P1 P3 max навантаження, а пряме плече використовується як 2 (1) вихід генерованих радіоімпульсів НВЧ коливань. 1 1 k12 У порівнянні з аналогом зменшена потужність, яка витрачається споживана пристроєм, спрощена де k12 - коефіцієнт передачі по потужності з І конструкція, зменшені масагабарітни показники плеча СВ в III (а також з кільця у II плече); - мопристрою, забезпечується когерентність генеровадуль коефіцієнта передачі кільця по напруженості них радіоімпульсів НВЧ коливань. поля. У пристрої, що заявляється, накопичення енеПотужність Ρ2 у плечі II СВ при умові резонанргії в РРХ і її швидкий викид при відкритті затвора су мінімальна: в щілині моста сприяє формуванню когерентних 2 радіоімпульсів підвищеної потужності і малої три1 k12 P1 валості. Вказана властивість пристрою є новою і P2 min (2) 2 істотною. 2 1 1 k1 У порівнянні з прототипом пристрій, що заявляється, формує короткочасні когерентни імпульси оскільки у плече II поступають дві протівофазв діапазоні НВЧ, що не може бути реалізоване за ни хвилі: від генератора і від кільця. Фаза φ коефідопомогою оптичних пристроїв. цієнта передачі кільця при умові резонансу: Перевагою пристрою, що заявляється, є прос(3) =2 L/ в=2 n тота основних елементів: малопотужного генераде L - довжина середньої лінії кільця; х ( довтора НВЧ, працюючого в безперервному режимі; жина хвилі в хвилеводі; n=1,2,3... - число довжин спрямованого відгалужувана, якій збуджує кільцехвиль в хвилеводі, що укладаються на довжині вий резонатор (в сукупності являючі собою РРХ), кільця. Час одного пробігу фронту хвилі по довжині щілинного моста, що приводить до зменшення кільця t1=nТ, де Τ - період НВЧ коливань. вартості і полегшення можливості реалізації приЧас накопичення потужності в РРХ: строю. Вищевикладене дозволяє зробити висноtm=mt1=mnT, де m - кількість пробігів по кільцю вок про високі споживчі властивості пристрою, що рухомою хвилею. Якщо m прагне до нескінченносзаявляється. ті, то потужність хвилі в третьому плечі прагне до На Фіг. приведена функціональна схема примаксимального значення Р3max (1)· строю, що пропонується. По мірі збільшення числа пробігів т по кільцю Пристрій, що пропонується, містить послідов 5 76134 6 потужність в кільці буде наростати відповідно до де k22 - коефіцієнт передачі по потужності з кіформули: льця РРХ в пряме вихідне плече вторинного кана2 лу щілинного моста. m Через m' пробігів фронту хвилі по кільцю при k12P1 1 1 k12 працюючому НВЧ генераторі величина потужності, (4) P3m що відгалужується, знижується відповідно до фо2 2 рмули: 1 1 k 1 На основі аналізу вираження (4) можна оцінити час наростання tm потужності в кільці РРХ до певного рівня, нормованого до максимального значення (Р3m/Р3max): P3m P3 max m 1 k12 1 1 1 1 1 (6) m 1 1 k12 m 1 k12 1 k 22 1 (7) 1 k12 1 k 22 1 1 k12 1 k 22 1 m 1 1 k12 1 k 22 1 1 k12 m 1 k12 1 k 22 1 Pвих m 2 (8) 2 Pвих 1 1 1 1 1 k12 З формули (8) визначається тривалість спаду tm'c=m'nT потужності в кільці РРХ до нормованого рівня (наприклад, Рвих m'/Рвих 1=0,01). Таким чином, потужність радіоімпульса, сформованого пристроєм, що пропонується, визначається рівнем вихідної потужності НВЧ генератора, часом накопичення енергії в кільці РРХ, коефіцієнтами передачі СВ і щілинного моста, а тривалість імпульсу - довжиною середньої лінії кільця РРХ і коефіцієнтом передачі щілинного моста. 1 k12 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 2 Нормоване значення вихідної потужності: (5) 2 Pвих1 k12k 22P1 2 У реальному РРХ час наростання tm до рівнів Р3m/Р3max=0,9...0,99 не перевищує частки мікросекунди і визначає мінімально можливий період Тi формування радіоімпульсів на виході пристрою, що пропонується. Відкриття затвором щілини моста супроводжується відгалуженням потужності з РРХ в пряме вихідне плече вторинного каналу щілинного моста. Відгалужена потужність до моменту відкриття затвора рівна Р3max (1), а через тимчасової інтервал t1=nТ, відповідний одному пробігу фронту хвилі по РРХ, після моменту відкриття затвора: k12k 22P1 Pвих m 1 k12 1 k 22 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601