Обернений коаксіальний магнетрон

1. Обернений коаксіальний магнетрон, який містить катод, анодний блок з щілинами зв'язку, стабілізуючий циліндричний резонатор і поршень перебудови, який відрізняється тим, що стабілізуючий циліндричний резонатор виконаний з відкритим торцем, діаметр якого вибирається рівним Винахід відноситься до техніки електронних приладів надвисоких частот (НВЧ), а саме до обернених коаксіальних магнетронних генераторів і може бути використаний в радіолокації, зв'язку та інших областях техніки для генерації сигналів НВЧ, що перебудовуються по частоті. Конструктивна відмінність оберненого коаксіального магнетрона від класичного полягає в тому, що катод розташований зовні багаторезонаторної системи анодного блоку, виконаної на зовнішній поверхні циліндричного стабілізуючого резонатора, що, у свою чергу, через синфазні щілини зв'язку забезпечує виділення з усіх видів коливань багаторезонаторної системи анодного блоку тільки - виду при роботі на коливанні Η011. При цьому принципова відмінність полягає в тому, що при великому числі резонаторів не застосовуються спеціальні міри для збільшення поділу частот і напруги збудження між робочим - видом і сусідніми видами коливань. Розвиті геометричні розміри резонаторної системи анодного блоку і катода дозволяють істотно підвищити генеруючу потужність, а висока власна добротність стабілізуючого резонатора - одержати високу стабільність частоти генеруючих коливань. Відомий обернений коаксіальний магнетрон [Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. -Μ.: Высшая школа, 1972. -Т.2. -С.300], що містить катод, анодний багаторезонаторный блок і стабілізуючий циліндричний резонатор, зв'язаний щілинами зв'язку з магнетронними резонаторами. У циліндричному резонаторі збуджується коливання типу Η011. Поряд з позитивною якістю, що полягає у високому рівні вихідної потужності, дане технічне рішення має недоліки. Коливання Η011 не є нижчим для стабілізуючого циліндричного резонатора і тому в ньому можуть виникати резонанси на інших типах коливань, у тому числі і ті, що попадають у робочий діапазон частот. Це, у свою чергу, вимагає додаткових заходів що до подавления небажаних коливань у стабілізуючому резонаторі. Оскільки геометричні розміри стабілізуючого резонатора в міліметровому діапазоні довжин хвиль малі, а подавления паразитних типів коливань, наприклад, за рахунок уведення невиборчих НВЧ - поглиначів, приведе до внесення в резонансну систему істотних втрат і для робочого коливання, це представляє досить складну технічну задачу. Найбільш близьким за технічним рішенням аналогом (прототипом) є обернений коаксіальний d 3,105 4,043 w 0 , де w0 - радіус плями поля (19) UA (11) 77247 (13) C2 коливання ТЕМ00q між відкритим торцем і металевим сферичним дзеркалом (q - число півхвиль уздовж осі резонатора), а довжина його дорівнює n в / 2 , де в - хвилеводна довжина хвилі, n=1,2,..., а над резонатором розташоване металеве сферичне дзеркало з елементом зв'язку для виводу НВЧ-потужності. 2. Магнетрон за п.1, який відрізняється тим, що він додатково містить щонайменше один катод та щонайменше один анодний блок. 3 77247 4 магнетрон, що містить катод, анодну багаторезотивних властивостей і високої власної добротноснаторну систему з щілинами зв'язку, що стабілізує ті, оскільки вони однозначно визначаються геомециліндричний резонатор і поршень перебудови тричними розмірами відкритого резонатора. Тому, [Шлифер Э.Д. Расчет и проектирование коаксиапропонований обернений коаксіальний магнетрон льных и обращенно-коаксиальных магнетронов / є найбільш перспективним приладом міліметровоПод ред. Э.М. Гутцайта. - М.: Изд-во МЭИ, 1991. го діапазону й особливо в його короткохвильовій С.24]. Маючи позитивну якість, що полягає в більш частині. Для настроювання приладу використовувисокому значенні коефіцієнта корисної дії і, тається або дзеркало відкритого резонатора, або кож, у більш високому рівні вихідної потужності в поршень. порівнянні з іншими електровакуумними приладаСуть винаходу пояснюють ілюстрації: ми, особливо в міліметровому діапазоні довжин на Фіг.1 показаний обернений коаксіальний хвиль, даний пристрій має недоліки. Існує велика магнетрон; імовірність збудження магнетрона на паразитних на Фіг.2 показані теоретичні залежності коефівидах коливань стабілізуючого резонатора Ηmnp цієнта ефективності порушення η хвилі Η01 і хвилі Ε11, що має таку ж фазову швидкість, у залежності (m 0). Це вимагає вживання спеціальних заходів від нормованого радіуса стабілізуючого резонатодля їхнього подавления і відбудування.Крім того, ра ~ наявність аксіальної неоднорідності щілин зв'язку / 0 за допомогою коливання відкритого приведе до порушення поряд з робочим коливанрезонатора ТЕМ01q. ням Η011 коливань Εmnp і, зокрема Ε111 коливання, Пропонований обернений коаксіальний магнещо через рівність частот з коливанням Η011 буде трон містить катод 1, що знаходиться зовні анодвідбирати енергію, спотворюючи структуру поля ної багаторезонаторної системи 2. Стабілізуючий робочого коливання і знижуючи власну добротциліндричний резонатор 3, розташований усереність стабілізуючого резонатора. дині анодного блоку, зв'язаний щілинами зв'язку 4 В основу пропонованого винаходу поставлена з магнетронними резонаторами. Для настроюванзадача: застосовуючи метод селекції паразитних ня приладу, як і в класичному оберненому магнетвидів коливань у стабілізуючому резонаторі оберроні, використовується поршень перебудови 5. На неного коаксіального магнетрона забезпечити піддеякій відстані від відкритого торця резонатора 3 вищення вихідної потужності і стабільності часрозташоване металеве сферичне дзеркало 6 з тоти. елементом зв'язку 7 для виведення НВЧ потужноПоставлена задача вирішується таким чином: сті. Діаметр резонатора 3 вибирається рівним у оберненому коаксіальному магнетроні, що місd=(3,105 4,043) 0, коли у відкритому резонаторі тить катод, анодну багаторезонаторну систему з збуджується коливання ТЕМ01q, яке забезпечує щілинами зв'язку і поршень перебудови, що стабізбудження хвилі Η01.у стабілізуючому резонаторі з лізує циліндричний резонатор, виконаний з відкриефективністю не менш 75%, а ефективність збутим торцем, над яким розташоване металеве дження хвилі Ε11 у цьому випадку не перевисферичне дзеркало з елементом зв'язку для вивощує 8%. ду НВЧ потужності. Довжина стабілізуючого резоПропонований обернений коаксіальний магненатора, який разом зі сферичним дзеркалом утвотрон працює таким чином: при подачі напруги на рюють складну електродинамічну систему, анодний багаторезонаторний блок 2, в електрондорівнює цілому числу хвилеводних напівдовжин ному потоці і коливальній системі виникає безліч хвиль. Діаметр цього резонатора визначається видів коливань. У стабілізуючий резонатор 3 через робочою довжиною хвилі і радіусом плями поля синфазні для - виду коливань щілини зв'язку 4 0 нижчого коливання ТЕМ00q відкритого резонанадходить НВЧ потужність, що приводить до потора, утвореного сферичним дзеркалом і відкрирушення різних хвилеводних хвиль і, зокрема, тим торцем стабілізуючого резонатора (q - число хвилі Η01. Ці хвилі випромінюються в об'єм відкринапівхвиль уздовж осі відкритого резонатора). При того резонатора, утворений відкритим торцем стадіаметрі стабілізуючого резонатора білізуючого резонатора 3 і металевим сферичним d=(3,105 4,043) 0 у відкритому резонаторі з висодзеркалом 6. У відкритому резонаторі збуджується кою ефективністю буде підтримуватися коливання коливання ТЕМ01q, що зв'язане з хвилею Η01. ДіаТЕМ01q, яке, у свою чергу, з такою ж ефективністю метр d стабілізуючого резонатора 3 і відстань до буде підтримувати в стабілізуючому резонаторі сферичного дзеркала 6 підібрані таким чином, що тільки хвилю Η01, що приведе до збільшення вихіу відкритому резонаторі існує тільки коливання дної потужності магнетрона. З іншого боку, збільТЕМ01q. Це коливання, у свою чергу, з високою шується об'єм, який займає робоче коливання маефективністю підтримує в стабілізуючому резонагнетрона без істотного росту втрат, що в сумі з торі 3 тільки хвилю Η01. Це дозволяє здійснити відсутністю умов для порушення в стабілізуючому селекцію паразитних видів коливань у стабілізуюрезонаторі коливань Ηmnp (m 0) дасть підвищення чому резонаторі і через щілини зв'язку 4 анодної власної добротності, і також стабільності приладу. багаторезонаторної системи 2 буде нав'язаний Тут необхідно підкреслити, що з укороченням ророзподіл НВЧ поля, властиве - виду. Таким чибочої довжини хвилі зменшуються геометричні ном, створюється пріоритетність - виду серед розміри стабілізуючого резонатора, і також розміінших коливальних станів. Настроювання приладу ри анодної резонаторної системи, що приведе до здійснюється або за допомогою поршня 5, або за зниження генеруючої потужності. У пропонованому допомогою дзеркала 6. магнетроні розміри стабілізуючого резонатора можуть бути істотно більші при збереженні селек 5 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 77247 6 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