RU127556U1

RU127556U1 - Microwave power amplifier

Info

Publication number: RU127556U1
Application number: RU2012140644/08U
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Ляшенко; Семен Генухович Брук
Original assignee: Открытое акционерное общество "Тантал" (ОАО "Тантал")
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2013-04-27

Abstract

Усилитель СВЧ мощности, содержащий первый каскад усиления на основе лампы бегущей волны с замедляющей системой в виде цепочки связанных резонаторов и второй каскад усиления, отличающийся тем, что второй каскад усиления также выполнен на основе лампы бегущей волны с замедляющей системой в виде цепочки связанных резонаторов, причем обе лампы могут быть размещены как отдельно, так и в одной вакуумной металлокерамической оболочке и снабжены волноводным вводом-выводом СВЧ энергии, жидкостным охлаждением, пакетированными магнитными фокусирующими системами и общим источником питания.A microwave power amplifier comprising a first amplification stage based on a traveling wave lamp with a delay system in the form of a chain of coupled resonators and a second amplification stage, characterized in that the second amplification stage is also based on a traveling wave lamp with a delay system in the form of a chain of coupled resonators, both lamps can be placed either separately or in the same vacuum ceramic-metal shell and equipped with waveguide input-output microwave energy, liquid cooling, packaged magnetic focusers systems and a common power source.

Description

Полезная модель относится к радиолокационной технике, а именно, к усилителям СВЧ мощности на основе лампы бегущей волны (ЛБВ) и может быть использована для работы в составе передающей аппаратуры нового поколения для увеличения ее выходной мощности.The utility model relates to radar technology, namely, to microwave power amplifiers based on a traveling wave lamp (TWT) and can be used to operate as part of a new generation of transmitting equipment to increase its output power.

Известен усилитель СВЧ мощности на основе одной двухрежимной ЛБВ (см. патент RU 2208909, кл. Н04В 1/00, опубл. 20.07.2003). Основным недостатком известного устройства является его невысокая импульсная мощность в полосе частот 800 МГц во всех режимах работы.A known microwave power amplifier based on one dual-mode TWT (see patent RU 2208909, CL HB04 1/00, publ. 20.07.2003). The main disadvantage of the known device is its low pulse power in the 800 MHz band in all operating modes.

Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является усилитель СВЧ мощности, содержащий первый каскад усиления на основе лампы бегущей волны с замедляющей системой в виде цепочки связанных резонаторов и второй каскад усиления (см. патент RU 2263391, кл. H03F 3/32, опубл. 27.10.2005). Недостатками известного устройства являются громоздкость и относительно невысокая выходная мощность.The closest in technical essence to the claimed utility model is a microwave power amplifier containing a first amplification stage based on a traveling wave lamp with a delay system in the form of a chain of coupled resonators and a second amplification stage (see patent RU 2263391, class H03F 3/32, publ. . 10.27.2005). The disadvantages of the known device are cumbersome and relatively low output power.

Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в кратном (примерно в десять раз) повышении выходной импульсной мощности во всех режимах работы при уменьшении массогабаритных характеристик устройства. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что усилитель СВЧ мощности содержит первый и второй каскады усиления на основе ламп бегущей волны с замедляющими системами в виде цепочек связанных резонаторов, причем обе лампы могут быть размещены как отдельно, так и в одной вакуумной. металлокерамической оболочке и снабжены волноводными вводом и выводом СВЧ энергии, жидкостным охлаждением, пакетированными магнитными фокусирующими системами.и общим источником питания.The objective of the utility model is to eliminate these drawbacks. The technical result consists in a multiple (about ten times) increase in the output pulse power in all operating modes while reducing the overall dimensions of the device. The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that the microwave power amplifier contains the first and second amplification stages based on traveling wave tubes with slowing down systems in the form of chains of coupled resonators, both of which can be placed either separately or in one vacuum. ceramic-metal shell and equipped with waveguide input and output of microwave energy, liquid cooling, packaged magnetic focusing systems. and a common power source.

На фиг.1 представлена блок-схема лампы бегущей волны первого каскада усиления (ЛБВ-1);Figure 1 presents a block diagram of a traveling wave lamp of the first amplification stage (TWT-1);

на фиг.2 - блок-схема лампы бегущей волны второго каскада усиления (ЛБВ-2);figure 2 is a block diagram of a lamp traveling wave of the second amplification stage (TWT-2);

па фиг.3 - схема соединения ЛБВ-1 и ЛБВ-2.PA 3 - connection diagram TWT-1 and TWT-2.

Предлагаемый многорежимный комплексированный усилитель СВЧ мощности трехсантиметрового СВЧ диапазона содержит два каскада усиления на основе двух ЛБВ импульсного действия ЛБВ-1 и ЛБВ-2, размещенных как отдельно, так и в одной вакуумной металлокерамической оболочке и оснащенных общим источником питания, т.е. находящихся при одинаковом высоковольтном напряжении, что снижает вес и габариты устройства и упрощает процесс управления. Задающая ЛБВ-1 представляет собой гибридный ЛБВ-твистрон с клистронной секцией, который дает максимальное усиление сигнала в широкой полосе частот, а выходная «прозрачная» ЛБВ-2 - крестатрон, усиливающий сигнал от ЛБВ-1 в три раза.The proposed multi-mode integrated microwave power amplifier of the three-centimeter microwave range contains two amplification stages based on two TWTs of pulsed action TWT-1 and TWT-2, located both separately and in one vacuum cermet sheath and equipped with a common power source, i.e. located at the same high-voltage voltage, which reduces the weight and dimensions of the device and simplifies the control process. The master TWT-1 is a hybrid TWT-twistron with a klystron section, which gives the maximum signal gain in a wide frequency band, and the output “transparent” TWT-2 is a krestatron, which amplifies the signal from TWT-1 three times.

Лампы состоят из электронной пушки 1, электронного регулятора напряжения 2, замедляющей системы 3 в виде цепочки связанных резонаторов и основного коллектора 4, снабжены волноводными вводом 5 и выводом 6 СВЧ энергии, жидкостным охлаждением (на чертежах не показано); пакетированными магнитными фокусирующими системами 7 (в ЛБВ-2 - на постоянных магнитах, в ЛБВ-1 - периодическая), а также катодами 8 электроразрядного насоса. ЛБВ-2 дополнительно снабжена магнитной системой пушки 9, магнитной системой основного коллектора 10, а также дополнительным коллектором 11 со своей магнитной системой 12 для повышения КПД.The lamps consist of an electronic gun 1, an electronic voltage regulator 2, a retarding system 3 in the form of a chain of coupled resonators and a main collector 4, equipped with waveguide input 5 and output 6 of microwave energy, liquid cooling (not shown in the drawings); 7 stacked magnetic focusing systems (in LBV-2 - on permanent magnets, in LBV-1 - periodic), as well as cathodes 8 of an electric discharge pump. TWT-2 is additionally equipped with a magnetic gun system 9, a magnetic system of the main collector 10, as well as an additional collector 11 with its own magnetic system 12 to increase efficiency.

Электронные пушки ЛБВ-1 и ЛБВ-2 состоят из подогревателя 13, катода 14, первого 15 и второго 16 управляющих электродов. Вывод 6 ЛБВ-1 через односторонний волновой тракт 17 подключен к вводу 5 ЛБВ-2.Electronic guns LBV-1 and LBV-2 consist of a heater 13, a cathode 14, a first 15 and a second 16 control electrodes. The output 6 TWT-1 through a one-way wave path 17 is connected to the input 5 TWT-2.

Усилитель СВЧ мощности работает следующим образом.The microwave power amplifier operates as follows.

По волноводному вводу 5 ЛБВ-1 подают полезный сигнал, который посредством воздействия с электронным пучком усиливается в широкой полосе частот и направляется в волноводный вывод 6 ЛБВ-1. Оттуда через волновой тракт 17 предварительно усиленный сигнал попадает на волноводный ввод 5 ЛБВ-2, усиливается еще в три раза и направляется на волноводный вывод 6 ЛБВ-2, являющийся выводом усилителя.The waveguide input 5 LBV-1 serves a useful signal, which through exposure to the electron beam is amplified in a wide frequency band and sent to the waveguide terminal 6 LBV-1. From there, through the wave path 17, the pre-amplified signal enters the TWT-2 waveguide input 5, is amplified three more times and is sent to the TWT-2 waveguide terminal 6, which is the amplifier output.

Выходная импульсная мощность предлагаемой лампы увеличивается до 16-18 кВт в полосе 800 МГц (при низком и одинаковом для обеих ЛБВ анодном напряжении 15.1-16.4 кВ).The output pulsed power of the proposed lamp increases to 16-18 kW in the 800 MHz band (with a low and identical anode voltage of 15.1-16.4 kV for both TWTs).

Claims

A microwave power amplifier comprising a first amplification stage based on a traveling wave lamp with a delay system in the form of a chain of coupled resonators and a second amplification stage, characterized in that the second amplification stage is also based on a traveling wave lamp with a delay system in the form of a chain of coupled resonators, both lamps can be placed either separately or in the same vacuum ceramic-metal shell and equipped with waveguide input-output microwave energy, liquid cooling, packaged magnetic focusers systems and a common power source.