FR2912556A1

FR2912556A1 - Microwave weapon for electronic warfare, has terminal electrically connected to cathode, and another terminal electrically connected to end of horn through which hyper frequency wave is emitted

Info

Publication number: FR2912556A1
Application number: FR0214945A
Authority: FR
Inventors: Bruno Cassany; Patrick Modin; Thierry Desanlis; Alain Galtie
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2008-08-15
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: FR2912556B1

Abstract

The weapon has a supply system constituted of a set of Marx generator stages for establishing a potential difference, where the Marx generator stages are constituted of distribution blocks (E1-E10) and capacitors (C1-C10). A horn (3) concentrates a hyper frequency wave to be emitted. The set of Marx generator stages are mounted in series at the exterior of the horn and between two terminals. One of the terminals is electrically connected to a cathode (1), and another terminal is electrically connected to an end of the horn through which the hyper frequency wave is emitted.

Description

ARME MICRO-ONDEMICROWAVE ARM

Domaine technique et art antérieur L'invention concerne une arme micro-onde. L'invention s'applique aux armes micro-onde de forte puissance embarquées, par exemple, dans un vecteur de type missile, obus, bombe ou drone. La puissance des micro-ondes peut être égale, par exemple, à quelques GW. Selon l'art connu, une arme micro-onde comprend un système de génération de micro-ondes et un cornet permettant de focaliser l'énergie micro-onde sur une cible afin de détruire celle-ci. Le schéma de principe d'une telle arme est 15 représentée en figure 1. Le système de génération de micro-ondes comprend une cathode 1, une anode 2, un système d'alimentation à base d'étages de générateur de Marx Ei, Ci (i=l, 2, 3, 4, 5), et des blocs d'alimentation 6, 7. L'anode 2 constitue une enceinte 20 cylindrique dans laquelle sont placés les générateurs de Marx. La cathode 1 est insérée dans une plaque électriquement isolante 5 qui referme une extrémité de l'enceinte cylindrique. Les étages de générateur de Marx sont constitués d'une alternance d'éclateurs Ei 25 (i=1, 2, 3, 4, 5) et de condensateurs Ci (i=1, 2, 3, 4, 5) baignant dans une atmosphère diélectrique A (huile diélectrique ou gaz diélectrique sous pression). Les blocs d'alimentation 6, 7 alimentent les étages de générateurs de Marx. Une différence de potentiel 30 élevée, typiquement comprise entre 100kV et quelques MV, est appliquée entre la cathode 1 et l'anode 2. Le 10 cornet 3 qui permet de focaliser l'énergie micro-onde prolonge, du côté de la cathode 1, l'enceinte cylindrique qui constitue l'anode 2. Une feuille conductrice F électriquement reliée à l'anode 2 sépare le cornet de l'anode. La différence de potentiel entre cathode et anode mentionnée ci-dessus est alors établie entre deux plans proches l'un de l'autre, à savoir le plan Pi dans lequel se situe une extrémité de la cathode et le plan P2 dans lequel se situe la feuille conductrice F. Une fenêtre de sortie 4 transparente aux micro-ondes ferme le cornet 3. Le vide est fait dans le cornet 3 ainsi qu'entre la feuille F et la plaque électriquement isolante 5. Comme cela apparaît sur la figure 1, l'enceinte cylindrique 2 et le cornet 3 ont des dimensions sensiblement équivalentes. Il s'en suit que l'arme micro-onde présente un volume et une masse importants, ce qui est préjudiciable en termes de poids et d'encombrement. TECHNICAL FIELD AND PRIOR ART The invention relates to a microwave weapon. The invention applies to embedded high power microwave weapons, for example, in a missile, shell, bomb or drone type vector. The power of microwaves can be equal, for example, to some GW. According to the known art, a microwave weapon comprises a microwave generation system and a horn for focusing the microwave energy on a target in order to destroy it. The schematic diagram of such a weapon is shown in FIG. 1. The microwave generation system comprises a cathode 1, an anode 2, a generator stage power supply system of Marx Ei, Ci (i = 1, 2, 3, 4, 5), and feedblocks 6, 7. The anode 2 constitutes a cylindrical enclosure 20 in which the Marx generators are placed. The cathode 1 is inserted in an electrically insulating plate 5 which closes one end of the cylindrical enclosure. The Marx generator stages consist of an alternation of spark gaps Ei 25 (i = 1, 2, 3, 4, 5) and capacitors Ci (i = 1, 2, 3, 4, 5) immersed in a dielectric atmosphere A (dielectric oil or dielectric gas under pressure). The power supplies 6, 7 feed the stages of generators Marx. A high potential difference, typically between 100kV and a few MVs, is applied between the cathode 1 and the anode 2. The horn 3 which allows to focus the microwave energy extends, on the side of the cathode 1, the cylindrical chamber which constitutes the anode 2. A conductive sheet F electrically connected to the anode 2 separates the horn from the anode. The potential difference between cathode and anode mentioned above is then established between two planes close to each other, namely the plane Pi in which is located an end of the cathode and the plane P2 in which is located the conductive sheet F. A microwave-transparent exit window 4 closes the horn 3. The vacuum is made in the horn 3 and between the sheet F and the electrically insulating plate 5. As can be seen in FIG. cylindrical chamber 2 and the horn 3 have substantially equivalent dimensions. It follows that the microwave weapon has a large volume and mass, which is detrimental in terms of weight and bulk.

L'invention ne présente pas cet inconvénient. The invention does not have this disadvantage.

Exposé de l'invention En effet, l'invention concerne une arme micro- onde comprenant une anode et une cathode entre lesquelles est établie une différence de potentiel, un système d'alimentation constitué d'étages de générateur de Marx pour établir la différence de potentiel et un cornet pour focaliser une onde hyperfréquence à émettre. Le système d'alimentation comprend au moins un ensemble d'étages de générateurs de Marx montés en série, à l'extérieur du cornet, entre une première borne et une deuxième borne, la première borne étant électriquement reliée à la cathode et la deuxième borne étant électriquement reliée à l'extrémité du cornet par laquelle l'onde hyperfréquence est émise. SUMMARY OF THE INVENTION Indeed, the invention relates to a microwave weapon comprising an anode and a cathode between which a potential difference is established, a power system consisting of generator stages of Marx to establish the difference of potential and a horn to focus a microwave to emit. The power supply system comprises at least one set of stages of Marx generators connected in series, outside the horn, between a first terminal and a second terminal, the first terminal being electrically connected to the cathode and the second terminal being electrically connected to the end of the horn through which the microwave is emitted.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention, les étages de générateur de Marx sont baignés dans une atmosphère diélectrique et une plaque d'isolation électrique placée entre la cathode et l'anode sépare l'atmosphère diélectrique d'un vide fait 10 entre la cathode et le cornet. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, une structure électriquement isolante entoure la cathode et le cornet en prenant appui, d'une part, sur un élément d'extension de la cathode et, 15 d'autre part, sur un élément d'extension de l'extrémité du cornet par laquelle l'onde hyperfréquence est émise, le cornet étant muni de trous, une pompe à vide permettant de faire le vide dans une enceinte délimitée par l'élément d'extension de la cathode, la structure 20 électriquement isolante et une fenêtre de sortie transparente aux micro-ondes qui ferme l'extrémité du cornet par laquelle l'onde hyperfréquence est émise. Selon un perfectionnement du deuxième mode de réalisation de l'invention, la structure électriquement 25 isolante est constituée d'une succession d'anneaux isolants séparés les uns des autres par des répartiteurs, chaque répartiteur ayant son potentiel fixé par au moins un étage du générateur de Marx. De façon générale, l'arme micro-onde selon 30 l'invention comprend au moins un ensemble d'étages de générateur de Marx. Selon un mode de réalisation particulier, l'arme micro-onde comprend quatre ensembles d'étages de générateur de Marx uniformément répartis dans l'espace qui entoure le cornet. According to a first embodiment of the invention, the Marx generator stages are bathed in a dielectric atmosphere and an electrical insulation plate placed between the cathode and the anode separates the dielectric atmosphere from a vacuum made between the cathode and the cornet. According to a second embodiment of the invention, an electrically insulating structure surrounds the cathode and the horn taking support, on the one hand, on an extension element of the cathode and, on the other hand, on an element extension of the end of the horn by which the microwave is emitted, the horn being provided with holes, a vacuum pump for evacuating in an enclosure delimited by the cathode extension element, the electrically insulating structure and a microwave-transparent exit window which closes the end of the horn through which the microwave is emitted. According to an improvement of the second embodiment of the invention, the electrically insulating structure consists of a succession of insulating rings separated from each other by distributors, each distributor having its potential fixed by at least one stage of the generator. from Marx. In general, the microwave weapon according to the invention comprises at least one set of Marx generator stages. According to a particular embodiment, the microwave weapon comprises four sets of Marx generator stages uniformly distributed in the space that surrounds the horn.

Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel fait en référence aux figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 représente une arme micro-onde selon l'art antérieur ; la figure 2 représente le schéma de principe d'un premier mode de -réalisation d'arme micro-onde selon l'invention ; la figure 3 représente le schéma de principe d'un deuxième mode de réalisation d'arme micro-onde selon l'invention ; - - la figure 4 représente le schéma de principe d'un perfectionnement du deuxième mode de réalisation 20 d'arme micro-onde selon l'invention ; La figure 5 représente une mise en oeuvre d'arme micro-onde selon le schéma de principe de la figure 4. Sur toutes les figures, les mêmes références 25 désignent les mêmes éléments. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Other features and advantages of the invention will become apparent on reading a preferred embodiment with reference to the attached figures in which: FIG. 1 represents a microwave weapon according to the prior art; FIG. 2 represents the block diagram of a first embodiment of a microwave weapon according to the invention; FIG. 3 represents the block diagram of a second embodiment of a microwave weapon according to the invention; FIG. 4 represents the block diagram of an improvement of the second embodiment of the microwave weapon according to the invention; FIG. 5 represents a microwave weapon implementation according to the block diagram of FIG. 4. In all the figures, the same references denote the same elements.

Description détaillée de modes de mise en oeuvre de l'invention. La figure 2 représente le schéma de principe 30 d'un premier mode de réalisation d'arme micro-onde selon l'invention. Detailed description of modes of implementation of the invention. FIG. 2 represents the schematic diagram of a first embodiment of a microwave weapon according to the invention.

Le cornet 3 est utilisé comme retour de courant des étages de générateur de Marx. Les étages de générateur de Marx constituent un système d'alimentation ayant une première borne électriquement reliée à la cathode 1 et une deuxième borne électriquement reliée à l'extrémité du cornet 3 par laquelle l'énergie micro-onde est émise. Une atmosphère diélectrique A entoure le cornet 3 et baigne les étages de générateur de Marx. Une plaque électriquement isolante 5 placée entre la cathode et l'anode sépare l'atmosphère diélectrique k du vide formé entre la cathode 1 et le cornet 3. Des blocs d'alimentation 6, 7 alimentent les étages de générateur de Marx. La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation de l'invention. Selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, une structure S électriquement isolante, préférentiellement cylindrique, entoure la cathode 1 et le cornet 3. La structure S prend appui, d'une part, sur un élément d'extension, par exemple une face plane, de la cathode 1 et, d'autre part, sur un élément d'extension, par exemple une face plane, de l'extrémité du cornet 3 par laquelle l'énergie micro-onde est émise. Le cornet 3 est muni de trous t dont les dimensions sont suffisamment petites devant la longueur d'onde des micro-ondes pour ne pas gêner la propagation de celles-ci. Une pompe à vide 8 fait le vide dans l'enceinte délimitée par la structure S, l'élément d'extension de la cathode 1 et la fenêtre 4. Avantageusement, l'isolation électrique entre le conducteur de retour de courant formé par le cornet 3 et les étages du générateur de Marx se fait alors sans qu'il soit nécessaire de baigner les étages du générateur de Marx dans une atmosphère diélectrique (huile diélectrique ou gaz diélectrique sous pression). The horn 3 is used as the current feedback of the Marx generator stages. The Marx generator stages constitute a power system having a first terminal electrically connected to the cathode 1 and a second terminal electrically connected to the end of the horn 3 by which the microwave energy is emitted. A dielectric atmosphere A surrounds the horn 3 and baths the Marx generator stages. An electrically insulating plate 5 placed between the cathode and the anode separates the dielectric atmosphere k from the vacuum formed between the cathode 1 and the horn 3. Feeding blocks 6, 7 feed the Marx generator stages. Figure 3 shows a second embodiment of the invention. According to the second embodiment of the invention, an electrically insulating structure S, preferably cylindrical, surrounds the cathode 1 and the horn 3. The structure S is supported, on the one hand, on an extension element, for example a planar face, of the cathode 1 and, secondly, on an extension element, for example a flat face, the end of the horn 3 by which the microwave energy is emitted. The horn 3 is provided with holes t whose dimensions are sufficiently small in front of the wavelength of the microwaves to not hinder the propagation thereof. A vacuum pump 8 evacuates the chamber delimited by the structure S, the cathode extension element 1 and the window 4. Advantageously, the electrical insulation between the current return conductor formed by the horn 3 and the stages of the Marx generator is then without the need to bathe the stages of the Marx generator in a dielectric atmosphere (dielectric oil or dielectric gas under pressure).

La figure 4 représente le schéma de principe d'un perfectionnement du deuxième mode de réalisation d'arme micro-onde selon l'invention. Selon le perfectionnement du deuxième mode de réalisation---de l'invention, la structure électriquement isolante S est constituée d'une succession d'anneaux isolants a séparés les uns des autres par des répartiteurs R. Les répartiteurs R sont des éléments conducteurs dont le potentiel est fixé par les étages du générateur de Marx. Il s'en suit avantageusement une minimisation des risques de claquage de la structure S. La figure 5 représente une mise en oeuvre d'une arme micro-onde selon le schéma de principe du perfectionnement représenté en figure 4. La structure S est constituée d'une succession d'anneaux isolants a séparés les uns des autres par les répartiteurs R. Les condensateurs Ci et les éclateurs Ei sont placés entre les répartiteurs R.25 FIG. 4 represents the block diagram of an improvement of the second embodiment of a microwave weapon according to the invention. According to the improvement of the second embodiment --- of the invention, the electrically insulating structure S consists of a succession of insulating rings a separated from each other by R splitters. The R splitters are conductive elements of which the potential is set by the stages of the Marx generator. It follows advantageously minimizing the risk of breakdown of the structure S. FIG. 5 represents an implementation of a microwave weapon according to the schematic diagram of the improvement shown in FIG. 4. The structure S consists of a succession of insulating rings separated from each other by the distributors R. The capacitors Ci and the gaps Ei are placed between the distributors R.25

Claims

1. A microwave weapon comprising an anode and a cathode between which a potential difference is established, a supply system consisting of Marx generator stages (Ei, Ci) for establishing the potential difference and a horn (3). ) for focusing a microwave to be emitted, characterized in that the power supply system comprises at least one set of Marx generator stages connected in series, outside the horn (3), between a first and a second terminal, the first terminal being electrically connected to the cathode (1) and the second terminal being electrically connected to the end of the horn (3) by which the microwave is emitted.

2. Microwave weapon according to claim 1, characterized in that the Marx generator stages () are immersed in a dielectric atmosphere (A) and in that an electrical insulation plate (5) placed between the cathode (1) and the anode (2) separates the dielectric atmosphere (A) from a vacuum formed between the cathode (1) and the horn (3).

3. Microwave weapon according to claim 1, characterized in that an electrically insulating structure (S) surrounds the cathode (1) and the horn (3) bearing, on the one hand, on an extension element of the cathode (1) and, on the other hand, on an extension element of the end of the horn (3) by which the microwave wave is emitted, the horn (3) being provided with holes (t), a vacuum pump (8) for evacuating a chamber delimited by the cathode extension element (1), the electrically insulating structure (S) and a microwave-transparent exit window (4) which closes the end of the horn (3) by which the microwave is emitted.

4. Microwave weapon according to claim 3, characterized in that the electrically insulating structure (S) consists of a succession of insulating rings (a) separated from each other by distributors (R), each distributor (R). ) having its potential set by the potential of at least one stage of the Marx generator.

5. Microwave weapon according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a plurality of sets of Marx generator stages uniformly distributed in the space surrounding the horn (3).