RU186490U1 - Microwave source - Google Patents

Microwave source Download PDF

Info

Publication number
RU186490U1
RU186490U1 RU2018134162U RU2018134162U RU186490U1 RU 186490 U1 RU186490 U1 RU 186490U1 RU 2018134162 U RU2018134162 U RU 2018134162U RU 2018134162 U RU2018134162 U RU 2018134162U RU 186490 U1 RU186490 U1 RU 186490U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microwave
microwave radiation
resonant
output
radiation
Prior art date
Application number
RU2018134162U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Юрьевич Масленников
Original Assignee
Демидова Елена Викторовна
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Демидова Елена Викторовна filed Critical Демидова Елена Викторовна
Priority to RU2018134162U priority Critical patent/RU186490U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU186490U1 publication Critical patent/RU186490U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)
  • Microwave Amplifiers (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована при создании источников СВЧ излучения, предназначенных, в частности, для нарушения функционирования стационарных и мобильных объектов. Источник СВЧ излучения содержит усилитель СВЧ излучения, выполненный с возможностью его запитывания от модулятора и включающий клистрон, и средство вывода СВЧ излучения, при этом он содержит: источник исходного СВЧ сигнала; по меньшей мере, два усилителя СВЧ излучения, включающих каждый: модулятор; один клистрон, соединенный с указанным источником исходного СВЧ сигнала через последовательно соединенные фазовращатель и аттенюатор и приспособленный для запитывания усилителя СВЧ излучения от указанного модулятора; один резонансный компрессор СВЧ излучения, соединенный с указанным клистроном, при этом указанный модулятор выполнен с возможностью обеспечения заданной длительности импульса напряжения на выходе указанного резонансного компрессора СВЧ излучения; в качестве средства вывода СВЧ излучения содержит антенны, приспособленные для вывода излучения с выхода каждого из указанных резонансных компрессоров СВЧ излучения, в количестве, соответствующем количеству усилителей СВЧ излучения. Технический результат заключается в создании компактных источников СВЧ излучения с импульсной мощностью сотни и тысячи мегаватт с микросекундной длительностью импульсов и ресурсом несколько тысяч часов, управляемых сигналом малой амплитуды, с возможностью существенного увеличения дальности их действия. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Figure 00000004
The utility model relates to radio engineering and can be used to create microwave sources, intended, in particular, to disrupt the functioning of stationary and mobile objects. The microwave radiation source comprises a microwave radiation amplifier configured to be fed from a modulator and including a klystron, and microwave radiation output means, wherein it comprises: a source of a microwave source signal; at least two microwave amplifiers, each including: a modulator; one klystron connected to the specified source of the original microwave signal through a series-connected phase shifter and attenuator and adapted to power the microwave amplifier from the specified modulator; one resonant microwave radiation compressor connected to said klystron, wherein said modulator is configured to provide a predetermined voltage pulse duration at the output of said microwave resonant compressor; as a means of outputting microwave radiation contains antennas adapted to output radiation from the output of each of these resonant compressors of microwave radiation, in an amount corresponding to the number of amplifiers of microwave radiation. The technical result consists in the creation of compact sources of microwave radiation with a pulse power of hundreds and thousands of megawatts with microsecond pulse duration and a resource of several thousand hours, controlled by a small amplitude signal, with the possibility of a significant increase in their range. 3 s.p. f-ly, 1 ill.
Figure 00000004

Description

Настоящая полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована при создании источников СВЧ излучения, предназначенных, в частности, для нарушения функционирования объектов, использующих электронные схемы и компоненты управления и коммутации, как стационарных объектов, так и мобильных, например летающих.This utility model relates to radio engineering and can be used to create microwave sources, intended, in particular, to disrupt the functioning of objects using electronic circuits and control and switching components, both stationary objects and mobile ones, for example, flying ones.

В ряде применений источников СВЧ излучения, например, для функционального поражения стационарных и мобильных, например летающих объектов, использующих электронные схемы и компоненты управления и коммутации, требуется обеспечение напряженности электрических полей на уровне нескольких десятков Кв/м (М.Н. Ясечко, К.В. Садовый, А.А. Ковальчук, О.В. Тесленко «Энергетическое требования к средствам функционального поражения». Системы обозрения и военной техники 2014 №2 (38) стр. 60-62), что возможно при использовании импульсных СВЧ источников, излучающих на мощностях от нескольких сотен мегаватт до нескольких десятков гигаватт в зависимости от необходимой дальности поражения. (Ю.Г. Юшков, П.Ю. Чумерин, С.Н. Артеменко, С.А. Новиков, Д.В. Зеленцов «Экспериментальное исследование воздействия сверхвысокочастотных импульсов на работу персонального компьютера». Радиотехника и электроника 2001, том 46 №7 стр. 1-5)In a number of applications of microwave sources, for example, for the functional destruction of stationary and mobile, for example, flying objects using electronic circuits and control and switching components, it is required to ensure electric field strengths at the level of several tens of S / m (M.N. Yasechko, K. V. Sadovy, A.A. Kovalchuk, O.V. Teslenko “Energy requirements for means of functional destruction.” Observation systems and military equipment 2014 No. 2 (38) p. 60-62), which is possible when using pulsed microwave sources, I radiate them to powers from a few hundred to several tens of megawatts gigawatts depending on the desired lesion distance. (Yu.G. Yushkov, P.Yu. Chumerin, S.N. Artemenko, S.A. Novikov, D.V. Zelentsov “An experimental study of the effect of microwave pulses on the operation of a personal computer.” Radio Engineering and Electronics 2001, Volume 46 No. 7 p. 1-5)

Экспериментальные исследования показали, что плотность мощности СВЧ сигнала, приводящая к выходу из строя компьютеров, минимизируется в диапазоне длительностей импульса ~1 мксек и в диапазоне длин СВЧ излучения 10÷30 см.Experimental studies have shown that the microwave power density leading to computer failure is minimized in the range of pulse durations of ~ 1 μs and in the range of microwave radiation lengths of 10 ÷ 30 cm.

Известен способ борьбы с беспилотными летательными аппаратами (далее БПЛА) ближнего и малого радиуса действия с помощью электромагнитного излучения дециметрового диапазона длин волн (RU, 2551821, С1) в котором поражение БПЛА осуществляется в дециметровом диапазоне длин волн от 10 см до 20 см с минимальными энергетическими затратами при плотности мощности в зоне поражения 7⋅10-3-4⋅101 Вт/см2.A known method of dealing with unmanned aerial vehicles (UAVs) of short and short range using electromagnetic radiation of the decimeter wavelength range (RU, 2551821, C1) in which the UAV is defeated in the decimeter wavelength range from 10 cm to 20 cm with minimum energy costs at a power density in the affected area of 7⋅10 -3 -4⋅10 1 W / cm 2 .

В настоящее время и в будущем именно борьба с БПЛА, особенно с мини- и нано-БПЛА, представляет серьезную проблему.At present and in the future, it is the fight against UAVs, especially mini- and nano-UAVs, that is a serious problem.

Задача создания источника СВЧ излучения для достижения указанных целей нарушения функционирования вышеуказанных объектов, использующих электронные схемы и компоненты управления и коммутации является весьма актуальной.The task of creating a microwave source to achieve these goals of disruption of the above objects using electronic circuits and control and switching components is very relevant.

Известны технические решения, наиболее близкие к техническому решению настоящей полезной модели, описывающие установки, содержащие релятивистские клистроны, генерирующие импульсную мощность свыше 500 МВт (RU, 2343584, С1; RU, 2507625, С1). Установки содержат: модулятор, формирующий импульсы длительностью до 1 мксек напряжением до 600 Кв; генераторный клистрон с взрывоэмиссионным катодом, рабочим напряжением 600 Кв при электронном КПД 14÷17%; средства откачки клистрона. Главным элементом, определяющим технические параметры установок, является релятивистский клистрон. Установка позволяет формировать импульсы длительностью до 1 мксек. Ресурс установок определяется ресурсом взрывоэмиссионного катода в клистроне и не превышает 107 импульсов, что в случае непрерывной работы с частотой подачи импульсов 103 Гц соответствует работе в течение 3 часов. Недостатки установок связаны с малой эффективностью, малым ресурсом, сложностью и низкой надежностью оборудования, работающего при напряжениях 600 Кв, громоздкостью и большим весом оборудования и невозможностью увеличения импульса более 1 мксек из-за закорачивания промежутка катод-анод плазмой, возникающей на взрывоэмиссионном катоде при токоотборе и прерывающей работу клистрона. Кроме того, высокая концентрация СВЧ мощности вызывает пробои в резонаторах и окне вывода энергии, поэтому предельная мощность такого устройства ограничены. Использование нескольких клистронов для сложения мощности в пространстве вследствие их работы в генераторном режиме невозможно.Known technical solutions that are closest to the technical solution of this utility model that describe installations containing relativistic klystrons generating pulse power in excess of 500 MW (RU, 2343584, C1; RU, 2507625, C1). The installations contain: a modulator that generates pulses up to 1 μs long with a voltage of up to 600 kV; generator klystron with an explosive emission cathode, operating voltage of 600 kW at an electronic efficiency of 14 ÷ 17%; klystron pumping means. The main element that determines the technical parameters of the installations is the relativistic klystron. The setup allows the formation of pulses with a duration of up to 1 μs. The resource of the installations is determined by the resource of the explosion-emission cathode in the klystron and does not exceed 10 7 pulses, which in the case of continuous operation with a pulse frequency of 10 3 Hz corresponds to operation for 3 hours. The disadvantages of the installations are associated with the low efficiency, low resource, complexity and low reliability of equipment operating at voltages of 600 kV, the bulkiness and high weight of the equipment and the impossibility of increasing the pulse more than 1 μs due to the shorting of the gap between the cathode and anode by the plasma arising on the explosive emission cathode during current sampling and interrupting the work of the klystron. In addition, a high concentration of microwave power causes breakdowns in the resonators and the energy output window, therefore, the maximum power of such a device is limited. The use of several klystrons to add power in space due to their operation in the generator mode is impossible.

Преодолеть указанные ограничения можно, если использовать в качестве излучателей усилители СВЧ - клистроны.These limitations can be overcome if microwave amplifiers - klystrons are used as emitters.

Специалистам в области создания источников СВЧ излучения должно быть понятно, что требуемые уровни излучаемой мощности должны составлять сотни и тысячи МВт, а размеры источников СВЧ излучения должны быть минимальными, причем используемые усилители СВЧ должны обладать, помимо ресурсов и эффективности, также сравнительно невысокими рабочими напряжениями и малыми размерами. Этим условиям отвечают усилительные клистроны пакетированной конструкции. Некоторые параметры известных клистронов приведены в Таблице 1.Specialists in the field of microwave sources should understand that the required levels of radiated power should be hundreds and thousands of MW, and the size of the microwave sources should be minimal, and the microwave amplifiers used should have, in addition to resources and efficiency, also relatively low operating voltages and small size. The amplified klystrons of the packaged design meet these conditions. Some parameters of known klystrons are shown in Table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Из Таблицы 2 следует, что использование клистронов, в том числе многолучевых, в качестве излучателей СВЧ излучения позволяет, в принципе, реализовать источники СВЧ излучений высокой мощности.From Table 2 it follows that the use of klystrons, including multipath, as emitters of microwave radiation allows, in principle, to realize sources of microwave radiation of high power.

В качестве примера в Таблице 2 приведены оценочные расчеты реализации отдельных излучателей на основе существующих клистронов BTS50-6/10 (вариант №1) с импульсной мощностью 6МВт и разрабатываемых клистронов BTS70-20/20 (вариант №2) с импульсной мощностью 20 МВт.As an example, Table 2 shows the estimated calculations of the implementation of individual emitters based on existing BTS50-6 / 10 klystrons (option No. 1) with a pulse power of 6 MW and the developed BTS70-20 / 20 klystrons (option No. 2) with a pulse power of 20 MW.

При проведении оценок считалось, что каждый клистрон работает от отдельного модулятора, масса, объем и стоимость которого соответствуют их значениям для клистрона (на самом деле, значение этих параметров для модулятора гораздо выше). Стоимость клистронов выбрана, исходя из известных аналогов, полученных по международным контрактам.When conducting the assessments, it was believed that each klystron operates on a separate modulator, the mass, volume and cost of which correspond to their values for the klystron (in fact, the value of these parameters for the modulator is much higher). The cost of klystrons is selected based on well-known analogues obtained under international contracts.

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Из проведенных оценок очевидно, что создание источников СВЧ излучения как на основе существующих, так и на базе разрабатываемых клистронов возможно, но это будут дорогие и громоздкие сооружения, малопригодные для широкого использования. Из данных, показанных в таблице 2, можно сделать вывод, что масса, объем и стоимость излучателей, формирующих источник СВЧ излучения на основе существующих клистронов, чрезвычайно велики, и массовая реализация подобной конструкции маловероятна.From the estimates made it is obvious that the creation of microwave sources on the basis of both existing and developed klystrons is possible, but it will be expensive and bulky structures, unsuitable for widespread use. From the data shown in table 2, we can conclude that the mass, volume and cost of the emitters forming the microwave source based on existing klystrons are extremely large, and the mass implementation of such a design is unlikely.

Известен способ и устройство увеличения импульсной СВЧ мощности за счет временного сжатия энергии СВЧ импульсов с помощью резонансных систем: многолучевых клистронов (Р.В. Егоров, И.А. Гузилов, О.Ю. Масленников. «Импульсный 6 МВт БАК многолучевой клистрон». Журнал радиоэлектроники [электронный журнал], ISSN 1684-1719, 2017. №7: http://jre.cplire.ru/jre/jul 17/3/text.pdf) и резонансных СВЧ компрессоров (Диденко А.Н., Юшков Ю.Г. «Мощные СВЧ импульсы наносекундной длительности». Москва, Энергоатомиздат, 1984), в которых для временного сжатия импульса используется резонансная система компрессии с коэффициентом усиления 20 дб и степенью сжатия длительности импульса 1500. Длительность импульса на выходе СВЧ компрессора составляет 1 нсек. Недостатки способа и устройства связаны с низкой эффективностью СВЧ компрессора (6-7%) и малой длительностью импульса, не позволяющей складывать излучение нескольких излучателей в пространстве из-за возможного разброса во времени запуска компрессора. Увеличение длительности импульса также не решает проблему сложения излучения, так как первичным источником СВЧ излучения является генератор (магнетрон).A known method and device for increasing pulsed microwave power by temporarily compressing the energy of microwave pulses using resonant systems: multipath klystrons (RV Egorov, IA Guzilov, O.Yu. Maslennikov. "Pulse 6 MW LHC multipath klystron". Journal of Radio Electronics [electronic journal], ISSN 1684-1719, 2017. No. 7: http://jre.cplire.ru/jre/jul 17/3 / text.pdf) and resonant microwave compressors (Didenko A.N., Yushkov Yu.G. “Powerful microwave pulses of nanosecond duration.” Moscow, Energoatomizdat, 1984), in which resonance a compression system with a gain of 20 dB and a compression ratio of a pulse duration of 1500. The pulse duration at the output of the microwave compressor is 1 nsec. The disadvantages of the method and device are associated with the low efficiency of the microwave compressor (6-7%) and the short pulse duration, which does not allow folding the radiation of several emitters in space due to the possible spread in the compressor startup time. An increase in the pulse duration also does not solve the problem of radiation addition, since the primary source of microwave radiation is a generator (magnetron).

Целью создания настоящей полезной модели является разработка источника СВЧ излучения, обеспечивающего при облучении стационарных или мобильных объектов, использующих электронные схемы и компоненты управления и коммутации, нарушение их функционирования.The purpose of creating this utility model is to develop a microwave radiation source that, when irradiating stationary or mobile objects using electronic circuits and control and switching components, disrupts their functioning.

Технической задачей при создании полезной модели являлось создание источника СВЧ излучения, позволяющего обеспечить вывод в пространство СВЧ излучения в виде СВЧ импульсов заданной импульсной мощности с возможностью пространственно распределенного размещения его антенн, обеспечивая при этом синхронность вывода СВЧ излучения с возможностью сложения излучения в пространстве.The technical task in creating the utility model was the creation of a microwave radiation source that allows for the output of microwave radiation into the space in the form of microwave pulses of a given pulse power with the possibility of spatially distributed placement of its antennas, while ensuring synchronization of the output of microwave radiation with the possibility of adding radiation in space.

Предполагаемым техническим результатом являлось создание компактного источника СВЧ излучений, формирующего микросекундные СВЧ импульсы с импульсной мощностью сотни и тысячи мегаватт на основе вакуумных СВЧ клистронов с невысокими рабочими напряжениями и резонансных СВЧ компрессоров.The alleged technical result was the creation of a compact microwave source that generates microsecond microwave pulses with a pulse power of hundreds and thousands of megawatts based on vacuum microwave klystrons with low operating voltages and resonant microwave compressors.

Эта задача была решена созданием полезной модели источника СВЧ излучения, содержащего усилитель СВЧ излучения, выполненный с возможностью его запитывания от модулятора и включающий клистрон, и средство вывода СВЧ излучения, отличающегося тем, что он содержит:This problem was solved by creating a useful model of a microwave radiation source containing a microwave radiation amplifier, configured to be powered by a modulator and including a klystron, and means for outputting microwave radiation, characterized in that it contains:

- источник исходного СВЧ сигнала;- source of the original microwave signal;

- по меньшей мере, два усилителя СВЧ излучения, включающих каждый:- at least two amplifiers of microwave radiation, including each:

- модулятор;- modulator;

- один клистрон, соединенный с указанным источником исходного СВЧ сигнала через последовательно соединенные фазовращатель и аттенюатор и приспособленный для запитывания усилителя СВЧ излучения от указанного модулятора;- one klystron connected to the specified source of the original microwave signal through a series-connected phase shifter and attenuator and adapted to power the microwave amplifier from the specified modulator;

- один резонансный компрессор СВЧ излучения, соединенный с указанным клистроном,- one resonant microwave compressor connected to the specified klystron,

при этом указанный модулятор выполнен с возможностью обеспечения заданной длительности импульса напряжения на выходе указанного резонансного компрессора СВЧ излучения;wherein said modulator is configured to provide a predetermined voltage pulse duration at the output of said microwave resonant compressor;

- в качестве средства вывода СВЧ излучения содержит антенны, приспособленные для вывода излучения с выхода каждого из указанных резонансных компрессоров СВЧ, в количестве, соответствующем количеству усилителей СВЧ излучения.- as a means of outputting microwave radiation contains antennas adapted to output radiation from the output of each of these resonant microwave compressors, in an amount corresponding to the number of microwave amplifiers.

При этом согласно техническому решению полезной модели в указанных модуляторах заданная длительность импульса напряжения в 2÷8 раз больше заданной длительности СВЧ сигнала на выходе указанных резонансных компрессоров СВЧ излучения.Moreover, according to the technical solution of the utility model in these modulators, the specified voltage pulse duration is 2-8 times longer than the specified microwave signal duration at the output of the indicated microwave resonant compressors.

При этом согласно техническому решению полезной модели указанные модуляторы выполнены с возможностью формирования необходимого для работы клистрона импульсного напряжения в виде прямоугольных импульсов с длительностью Т, равной:Moreover, according to the technical solution of the utility model, these modulators are configured to generate the pulse voltage necessary for the operation of the klystron in the form of rectangular pulses with a duration T equal to:

T=Кy⋅T1,T = K y ⋅T 1 ,

где: T1 - заданная длительность сигнала на выходе резонансного компрессора;where: T 1 is the specified signal duration at the output of the resonant compressor;

Ку - коэффициент сжатия СВЧ импульса в резонансном СВЧ компрессоре, причем Ку≤8,To y - the compression ratio of the microwave pulse in the resonant microwave compressor, with K at ≤8,

и одновременной подачи указанных импульсов на клистроны каждого из усилителей СВЧ излучения;and simultaneously supplying said pulses to the klystrons of each of the microwave amplifiers;

При этом согласно техническому решению полезной модели источник СВЧ излучения в качестве указанных клистронов содержит многолучевые клистроны.Moreover, according to the technical solution of the utility model, the microwave radiation source contains multipath klystrons as said klystrons.

В дальнейшем техническое решение полезной модели источника СВЧ излучения поясняется примером его выполнения и прилагаемым чертежом Фиг. 1, на котором показан пример выполнения схемы источника СВЧ излучения, содержащего несколько усилителей СВЧ излучения и несколько антенн.In the future, the technical solution of the utility model of the microwave radiation source is illustrated by an example of its implementation and the accompanying drawing of FIG. 1, which shows an example of a microwave source circuitry comprising several microwave amplifiers and several antennas.

При этом приведенный пример осуществления полезной модели не является исчерпывающим, не выходит за рамки формулы полезной модели и не ограничивает возможности реализации полезной модели.Moreover, the example of the implementation of the utility model is not exhaustive, does not go beyond the formula of the utility model and does not limit the possibility of implementing the utility model.

Как показано в примере на Фиг. 1, источник СВЧ излучения содержит: один источник 1 исходного СВЧ сигнала; несколько соединенных с ним усилителей 2а СВЧ излучения, по меньшей мере, два, например, как показано в примере схемы на Фиг. 1, и, соответственно, две антенны 6.As shown in the example of FIG. 1, the microwave radiation source comprises: one source 1 of the original microwave signal; several at least two microwave amplifiers 2a connected to it, for example, as shown in the example circuit of FIG. 1, and, accordingly, two antennas 6.

При этом каждый усилитель 2а СВЧ излучения содержит: один клистрон 3, соединенный с источником 1 исходного СВЧ сигнала через последовательно соединенные фазовращатель 7 и аттенюатор 8; один модулятор 4; один резонансный компрессор 5 СВЧ излучения, соединенный с указанным клистроном 3, и антенну 6, приспособленную для вывода излучения с выхода указанного резонансного компрессора 5 СВЧ излучения.Moreover, each microwave radiation amplifier 2a comprises: one klystron 3 connected to a source 1 of the original microwave signal through a phase shifter 7 and an attenuator 8 connected in series; one modulator 4; one resonant compressor 5 microwave radiation connected to the specified klystron 3, and the antenna 6, adapted to output radiation from the output of the specified resonant compressor 5 microwave radiation.

Указанные модуляторы 4 усилителей 2а выполнены с возможностью обеспечения заданной длительности импульса напряжения, предпочтительно, в 2÷8 раз больше заданной длительности СВЧ сигнала на выходе указанных резонансных компрессоров 5 СВЧ излучения.These modulators 4 of amplifiers 2a are configured to provide a predetermined voltage pulse duration, preferably 2-8 times longer than a predetermined microwave signal duration at the output of said resonant microwave radiation compressors 5.

При этом модуляторы 4 выполнены с возможностью формирования необходимого для работы клистронов 3 импульсного высокого напряжения в виде прямоугольных импульсов с длительностью Т, равной:In this case, the modulators 4 are configured to generate the required high-voltage pulse klystrons 3 in the form of rectangular pulses with a duration T equal to:

T=Кy⋅T1,T = K y ⋅T 1 ,

где: T1 - заданная длительность сигнала на выходе с компрессора;where: T 1 - the specified duration of the signal at the output from the compressor;

Ку - коэффициент сжатия СВЧ импульса в СВЧ компрессоре, причем Ку≤8;To y - the compression ratio of the microwave pulse in the microwave compressor, with K at ≤8;

и одновременной подачи указанных импульсов на клистроны 3 каждого из усилителей 2а СВЧ излучения.and the simultaneous supply of these pulses to the klystrons 3 of each of the amplifiers 2A of microwave radiation.

Выбор Ку в указанном диапазоне Ку≤8 позволяет обеспечить работу резонансного компрессора 5 СВЧ излучения с КПД не менее 70%.The choice of K y in the specified range of K y ≤8 allows for the operation of the resonant compressor 5 of microwave radiation with an efficiency of at least 70%.

Коэффициент сжатия СВЧ сигнала Ку≤8 резонансными компрессорами 5 определяет необходимость обеспечения высокого КПД преобразования. При Ку=8÷9 КПД может достигать 80%, в то время как при Ку≥10 он едва достигает 40%.The compression ratio of the microwave signal K at ≤8 resonant compressors 5 determines the need to ensure high conversion efficiency. At K y = 8–9, the efficiency can reach 80%, while at K y ≥10 it barely reaches 40%.

Источник 1 исходного СВЧ сигнала обеспечивает постоянство частоты СВЧ сигнала, поступающего на все клистроны 3 усилителей 2а, а наличие фазовращателей 7 и аттенюаторов 8 во входной цепи каждого клистрона 3 обеспечивает одинаковую величину фазы СВЧ усилительного клистрона 3 на выходе как каждого клистрона 3, так и каждого резонансного компрессора 5, несмотря на неизбежную разницу конструктивных и эксплуатационных характеристик этих объектов и разброс свойств модуляторов 4.Source 1 of the original microwave signal ensures that the frequency of the microwave signal arriving at all klystrons 3 of amplifiers 2a is constant, and the presence of phase shifters 7 and attenuators 8 in the input circuit of each klystron 3 provides the same magnitude of the phase of the microwave amplifying klystron 3 at the output of both each klystron 3 and each resonant compressor 5, despite the inevitable difference in the structural and operational characteristics of these objects and the dispersion of the properties of modulators 4.

При этом согласно техническому решению полезной модели источник СВЧ излучения в качестве указанных клистронов может содержать многолучевые клистроны, что обеспечивает возможность уменьшения рабочих напряжений, размеров и массы источника СВЧ излучения по сравнению с использованием однолучевых клистронов.Moreover, according to the technical solution of the utility model, the microwave radiation source as these klystrons can contain multi-beam klystrons, which makes it possible to reduce the operating voltage, size and mass of the microwave radiation source in comparison with the use of single-beam klystrons.

Такое конструктивное выполнение источника СВЧ излучения обеспечивает возможность увеличения импульсной мощности излучаемого СВЧ сигнала в несколько раз, пропорционального числу используемых усилителей 2а, например в 2 раза (Фиг. 1), с незначительным уменьшением на 20%-30% коэффициента полезного действия всего источника, а использование, соответственно, нескольких антенн исключает опасность пробоя СВЧ излучения и увеличивает плотность СВЧ мощности на различных расстояниях от источника излучения.Such a constructive implementation of the microwave radiation source provides the ability to increase the pulsed power of the emitted microwave signal several times proportional to the number of amplifiers 2a used, for example 2 times (Fig. 1), with a slight decrease of 20% -30% of the efficiency of the entire source, and the use, respectively, of several antennas eliminates the danger of breakdown of microwave radiation and increases the density of microwave power at different distances from the radiation source.

Работа полезной модели источника СВЧ излучения может быть проиллюстрирована на примере работы описанного выше излучателя (Таблица 2), содержащего резонансный компрессор 5, соединенный с клистроном 3 марки BTS50-6/10, работающим от модулятора 4, формирующего импульс длительностью 9 мксек. При этом резонансный компрессор 5 обеспечивает Ку=4, его объем ~0,3 м3, масса - 100 кг (Табл. 2).The operation of a useful model of a microwave radiation source can be illustrated by the example of the operation of the emitter described above (Table 2), which contains a resonant compressor 5 connected to a klystron 3 of the brand BTS50-6 / 10, operating from a modulator 4, generating a pulse with a duration of 9 μs. In this case, the resonant compressor 5 provides K y = 4, its volume is ~ 0.3 m 3 , and the mass is 100 kg (Table 2).

Величина мощности сигнала с выхода компрессора 5 составила 24 МВт, и таким образом, коэффициент усиления по мощности составил 52 дб. При этом величина и фаза выходного сигнала может регулироваться использованием стандартных фазовращателей 7 и аттенюаторов 8.The value of the signal power from the output of compressor 5 was 24 MW, and thus, the power gain was 52 dB. The magnitude and phase of the output signal can be adjusted using standard phase shifters 7 and attenuators 8.

Расчеты показывают, что КПД использования СВЧ мощности, излучаемой клистроном 3, составляет 70÷75% с учетом КПД клистронов, показанных в Таблице 1, КПД системы клистрон - резонансный компрессор составит 45-48%).The calculations show that the efficiency of using the microwave power emitted by the klystron 3 is 70 ÷ 75%, taking into account the efficiency of the klystrons shown in Table 1, the efficiency of the klystron - resonance compressor system will be 45-48%).

Выше в Таблице 2 (варианты 3 и 4) приведены параметры излучателей, содержащих модуляторы, клистроны и компрессоры с импульсной мощностью 500 Мвт и длительностью СВЧ импульса 2 мксек.Table 2 above (options 3 and 4) shows the parameters of emitters containing modulators, klystrons and compressors with a pulse power of 500 MW and a microwave pulse duration of 2 μs.

Реализация источника СВЧ излучения согласно настоящей полезной модели на основе клистронов 3 и резонансных компрессоров 5 позволяет в несколько раз уменьшить его объем, массу и стоимость по сравнению с использованием в качестве излучателей только клистронов. При обеспечении микросекундных длительностей импульсов ресурс излучателя соответствует величинам, характерным для клистронов 3.The implementation of the microwave source according to this utility model based on klystrons 3 and resonant compressors 5 allows several times to reduce its volume, mass and cost compared to using only klystrons as emitters. When providing microsecond pulse durations, the emitter resource corresponds to the values characteristic of klystrons 3.

Специалистам в области создания источников СВЧ излучения должно быть понятно, что техническое решение настоящей полезной модели может быть реализовано с использованием известного оборудования по известным технологиям, и быть эффективными при различных применениях, в том числе, для реализации функциональных нарушений при облучении стационарных и мобильных, например летающих, объектов, использующих электронные схемы и компоненты в системах управления и коммутации.Specialists in the field of microwave sources should understand that the technical solution of this utility model can be implemented using well-known equipment using well-known technologies, and be effective in various applications, including for the implementation of functional disturbances in the irradiation of stationary and mobile, for example flying objects using electronic circuits and components in control and switching systems.

Claims (15)

1. Источник СВЧ излучения, содержащий усилитель СВЧ излучения, выполненный с возможностью его запитывания от модулятора и включающий клистрон, и средство вывода СВЧ излучения, отличающийся тем, что он содержит:1. A microwave radiation source comprising a microwave radiation amplifier, configured to be powered by a modulator and including a klystron, and microwave radiation output means, characterized in that it contains: - источник исходного СВЧ сигнала;- source of the original microwave signal; - по меньшей мере, два усилителя СВЧ излучения, включающих каждый:- at least two amplifiers of microwave radiation, including each: - модулятор;- modulator; - один клистрон, соединенный с указанным источником исходного СВЧ сигнала через последовательно соединенные фазовращатель и аттенюатор и приспособленный для запитывания усилителя СВЧ излучения от указанного модулятора;- one klystron connected to the specified source of the original microwave signal through a series-connected phase shifter and attenuator and adapted to power the microwave amplifier from the specified modulator; - один резонансный компрессор СВЧ излучения, соединенный с указанным клистроном,- one resonant microwave compressor connected to the specified klystron, при этом указанный модулятор выполнен с возможностью обеспечения заданной длительности импульса напряжения на выходе указанного резонансного компрессора СВЧ излучения;wherein said modulator is configured to provide a predetermined voltage pulse duration at the output of said microwave resonant compressor; - в качестве средства вывода СВЧ излучения содержит антенны, приспособленные для вывода излучения с выхода каждого из указанных резонансных компрессоров СВЧ излучения, в количестве, соответствующем количеству усилителей СВЧ излучения.- as a means of outputting microwave radiation contains antennas adapted to output radiation from the output of each of these resonant compressors of microwave radiation, in an amount corresponding to the number of amplifiers of microwave radiation. 2. Источник по п. 1, отличающийся тем, что в указанных модуляторах заданная длительность импульса напряжения в 2÷8 раз больше заданной длительности СВЧ сигнала на выходе указанных резонансных компрессоров СВЧ излучения.2. A source according to claim 1, characterized in that in said modulators the predetermined voltage pulse duration is 2-8 times longer than the predetermined microwave signal duration at the output of said resonant microwave radiation compressors. 3. Источник по п. 1, отличающийся тем, что указанные модуляторы выполнены с возможностью формирования необходимого для работы клистрона импульсного напряжения в виде прямоугольных импульсов с длительностью Т, равной:3. The source according to p. 1, characterized in that the said modulators are configured to generate the pulse voltage necessary for the operation of the klystron in the form of rectangular pulses with a duration T equal to: Т=Ку⋅T1,T = K y ⋅T 1 , где: Т1 - заданная длительность сигнала на выходе резонансного компрессора;where: T 1 - the specified signal duration at the output of the resonant compressor; Ку - коэффициент сжатия СВЧ импульса в резонансном СВЧ компрессоре, причем Ку ≤ 8,To y - the compression ratio of the microwave pulse in the resonant microwave compressor, and K y ≤ 8, и одновременной подачи указанных импульсов на клистроны каждого из усилителей СВЧ излучения.and simultaneously supplying said pulses to the klystrons of each of the microwave amplifiers. 4. Источник по п. 1, отличающийся тем, что в качестве указанных клистронов содержит многолучевые клистроны.4. A source according to claim 1, characterized in that as said klystrons it contains multipath klystrons.
RU2018134162U 2018-09-28 2018-09-28 Microwave source RU186490U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018134162U RU186490U1 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Microwave source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018134162U RU186490U1 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Microwave source

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018114983U Division RU186470U1 (en) 2018-04-23 2018-04-23 High Power Microwave Source

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU186490U1 true RU186490U1 (en) 2019-01-22

Family

ID=65147538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018134162U RU186490U1 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Microwave source

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU186490U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2768373C1 (en) * 2021-07-30 2022-03-24 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Device for generation of directed narrow-band radiation of the decimeter band
RU225662U1 (en) * 2023-11-09 2024-05-02 Леопольд Владимирович Брук Anti-UAV device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989011728A1 (en) * 1988-05-18 1989-11-30 Mcintyre Peter M Gigatron microwave amplifier
US6094009A (en) * 1997-06-05 2000-07-25 Hughes Electronics Corporation High efficiency collector for traveling wave tubes with high perveance beams using focusing lens effects
RU2343584C1 (en) * 2007-07-17 2009-01-10 Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии Self-sharpening point field-emission cathode for operation in technical vacuum
RU90620U1 (en) * 2009-09-21 2010-01-10 ООО "Новые энергетические технологии" DEVICE FOR DIRECTED TRANSPORTATION OF UHF ELECTROMAGNETIC RADIATION
RU2387042C2 (en) * 2008-04-29 2010-04-20 ФГУП "Научно-исследовательский институт физических проблем им. Ф.В. Лукина" Electron flux amplifier

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989011728A1 (en) * 1988-05-18 1989-11-30 Mcintyre Peter M Gigatron microwave amplifier
US6094009A (en) * 1997-06-05 2000-07-25 Hughes Electronics Corporation High efficiency collector for traveling wave tubes with high perveance beams using focusing lens effects
RU2343584C1 (en) * 2007-07-17 2009-01-10 Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии Self-sharpening point field-emission cathode for operation in technical vacuum
RU2387042C2 (en) * 2008-04-29 2010-04-20 ФГУП "Научно-исследовательский институт физических проблем им. Ф.В. Лукина" Electron flux amplifier
RU90620U1 (en) * 2009-09-21 2010-01-10 ООО "Новые энергетические технологии" DEVICE FOR DIRECTED TRANSPORTATION OF UHF ELECTROMAGNETIC RADIATION

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2768373C1 (en) * 2021-07-30 2022-03-24 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Device for generation of directed narrow-band radiation of the decimeter band
RU225662U1 (en) * 2023-11-09 2024-05-02 Леопольд Владимирович Брук Anti-UAV device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mesyats et al. The RADAN series of compact pulsed power generators and their applications
RU186470U1 (en) High Power Microwave Source
Elfrgani et al. Power combiner for high power Cerenkov devices
RU186490U1 (en) Microwave source
RU191221U1 (en) Microwave radiation source
Sayapin et al. $ S $-Band Relativistic Magnetron Operation With Multichannel Radial Outputs of the Microwave Power
Exelby et al. High-power amplification experiments on a recirculating planar crossed-field amplifier
Nallasamy et al. Advances and present trends in magnetically insulated line oscillator
US5319322A (en) Electron beam antenna microwave generation device
US5956353A (en) Free electron laser with masked chicane
Elfrgani et al. Millimeter wave overmoded relativistic backward wave oscillator
Armstrong et al. A compact G-band MPM power amplifier for high-resolution airborne radar
Cusick et al. Wide band Ka-band coupled-cavity traveling wave tube (CCTWT) development
Basten et al. G-band power module development at Northrop Grumman
RU2118041C1 (en) Device for forming of high-power ultrashort microwave pulses
Kurkin et al. Optimization of the double-gap vircator with electromagnetic feedback in CST particle studio
Baikov et al. Global scaling principle for simulation of powerful klystrons with high efficiency
Denisov et al. Development of gyro-devices at IAP/GYCOM in the range from gigahertz to terahertz
Packard et al. A Study of Harmonic Locking Between Oscillators in a Dual Frequency Magnetron
Bacon et al. A brief technology survey of high-power microwave sources
Bashmakov et al. RF photogun and Cherenkov decelerating system for a high power radiation source in sub-mm region
RU2768373C1 (en) Device for generation of directed narrow-band radiation of the decimeter band
Adya et al. Design studies of magnetron injection gun for v and w band gyrotrons
RU2608544C1 (en) Amplifier of powerful microwave signals
Yalandin et al. Relativistic microwave oscillators with high power flux in a free space and interaction zone

Legal Events

Date Code Title Description
QB9K Licence granted or registered (utility model)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201120

Effective date: 20201120