RU191221U1

RU191221U1 - Microwave radiation source

Info

Publication number: RU191221U1
Application number: RU2018134161U
Authority: RU
Inventors: Олег Юрьевич Масленников
Original assignee: Демидова Елена Викторовна
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2019-07-30

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, использующих электронные схемы и компоненты в системах управления и коммутации. Техническим результатом создания полезной модели является возможность создания компактных источников СВЧ излучения, формирующих СВЧ импульсы с импульсной мощностью сотни и тысячи мегаватт с микросекундной длительностью импульсов и ресурсом несколько тысяч часов, управляемых сигналом малой амплитуды, на основе вакуумных СВЧ клистронов с невысокими рабочими напряжениями и резонансных СВЧ компрессоров, с возможностью существенного увеличения дальности их действия. Источник СВЧ излучения содержит один источник исходного СВЧ сигнала; по меньшей мере, два усилителя СВЧ излучения, включающих каждый одинаковое, по меньшей мере два, количество клистронов и соответствующее с одной антенной. Причем каждый клистрон приспособлен для запитывания усилителя СВЧ излучения от соответствующего ему модулятора и соединен с указанным источником исходного СВЧ сигнала через последовательно соединенные фазовращатель и аттенюатор, и все клистроны всех усилителей соединены с указанным одним источником исходного СВЧ сигнала параллельно, а указанные модуляторы выполнены с возможностью обеспечения заданной длительности импульса напряжения на выходе соответствующих резонансных компрессоров СВЧ излучения.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 using electronic circuits and components in control and switching systems. The technical result of creating a useful model is the ability to create compact microwave sources that generate microwave pulses with a pulse power of hundreds and thousands of megawatts with a microsecond pulse duration and a resource of several thousand hours, controlled by a small amplitude signal, based on vacuum microwave klystrons with low operating voltages and resonant microwave compressors, with the possibility of a significant increase in the range of their action. The microwave radiation source contains one source of the original microwave signal; at least two amplifiers of microwave radiation, each including the same at least two, the number of klystrons and the corresponding one antenna. Moreover, each klystron is adapted to power a microwave amplifier from its corresponding modulator and is connected to the specified source of the original microwave signal through a series-connected phase shifter and attenuator, and all klystrons of all amplifiers are connected to the specified one source of the original microwave signal in parallel, and these modulators are configured to provide the specified duration of the voltage pulse at the output of the corresponding resonant microwave compressors.

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 radiation source to achieve these goals of disrupting the functioning 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 inability to increase the pulse more than 1 μs due to the shortening of the cathode-anode gap by the plasma that arises 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.

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.

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/jul17/3/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/jul17/3/text.pdf) and resonant microwave compressors (Didenko AN, Yushkov Yu G. “Powerful microwave pulses of nanosecond duration.” Moscow, Energoatomizdat, 1984), in which a resonant pulse with Stem compression with a gain of 20 dB and a compression ratio of the pulse duration 1500. The duration of the pulse at the output of the compressor of the microwave 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, с микросекундной длительностью импульсов и ресурсом несколько тысяч часов, управляемых сигналом малой амплитуды, 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, with a microsecond pulse duration and a resource of several thousand hours, controlled by a small amplitude signal, 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;

- два усилителя СВЧ излучения, приспособленных для рассредоточенного размещения в пространстве и включающих каждый:- two amplifiers of microwave radiation, adapted for dispersed placement in space and including each:

- два клистрона и соответствующее им количество модуляторов, причем каждый клистрон приспособлен для запитывания усилителя СВЧ излучения от соответствующего ему модулятора и соединен с указанным источником исходного СВЧ сигнала через последовательно соединенные фазовращатель и аттенюатор;- two klystrons and the corresponding number of modulators, each klystron adapted to power the microwave radiation amplifier from its corresponding modulator and connected to the specified source of the original microwave signal through a series-connected phase shifter and attenuator;

- один резонансный компрессор СВЧ излучения, соединенный с указанными клистронами одного усилителя,- one resonant microwave radiation compressor connected to the indicated klystrons of one amplifier,

при этом:wherein:

- каждый из указанных модуляторов выполнен с возможностью обеспечения заданной длительности импульса напряжения на выходе указанного резонансного компрессора одного усилителя;- each of these modulators is configured to provide a given voltage pulse duration at the output of the specified resonant compressor of one amplifier;

- все указанные клистроны всех усилителей соединены с указанным источником исходного СВЧ сигнала параллельно;- all of these klystrons of all amplifiers are connected to the specified source of the original microwave signal in parallel;

- в качестве средства вывода СВЧ излучения содержит антенны, приспособленные для вывода излучения с выхода указанного резонансного компрессора СВЧ излучения каждого из усилителей.- as a means of outputting microwave radiation contains antennas adapted to output radiation from the output of the specified resonant compressor of microwave radiation of each of the 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 указанного резонансного компрессора 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 specified microwave resonant compressor.

При этом согласно техническому решению полезной модели указанные модуляторы выполнены с возможностью формирования необходимого для работы клистронов импульсного высокого 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 pulsed high voltage necessary for the operation of klystrons in the form of rectangular pulses with a duration T equal to:

T=K_y⋅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;

К_у - коэффициент сжатия СВЧ импульса в СВЧ компрессоре, причем К_у≤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 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 усилители СВЧ излучения в качестве указанного клистрона содержат многолучевой клистрон.Moreover, according to the technical solution of the utility model, microwave amplifiers as a specified klystron contain a multipath klystron.

В дальнейшем техническое решение полезной модели источника СВЧ излучения поясняется примером его выполнения и прилагаемым чертежом Фиг. 1, на котором показана схема источника СВЧ излучения. При этом приведенный пример осуществления полезной модели не является исчерпывающим, не выходит за рамки формулы полезной модели и не ограничивает возможности реализации полезной модели.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 a diagram of a microwave radiation source. 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.

Согласно техническому решению полезной модели источник СВЧ излучения содержит один источник 1 исходного СВЧ сигнала, несколько усилителей 2б СВЧ излучения, как показано на Фиг. 1. При этом каждый из усилителей 2б включает: одинаковое количество клистронов 3 и соответствующее им количество модуляторов 4, причем каждый клистрон 3 приспособлен для запитывания усилителя СВЧ излучения от соответствующего ему модулятора 4 и соединен с указанным источником 1 исходного СВЧ сигнала через последовательно соединенные фазовращатель 7 и аттенюатор 8, и один резонансный компрессор 5 СВЧ излучения, соединенный с указанными клистронами 3 одного усилителя. При этом каждый из указанных модуляторов 4 выполнен с возможностью обеспечения заданной длительности импульса напряжения на выходе указанного резонансного компрессора 5 одного усилителя. Причем все указанные клистроны 3 всех усилителей 2б соединены с указанным источником исходного СВЧ сигнала параллельно.According to the technical solution of the utility model, the microwave radiation source contains one source 1 of the original microwave signal, several amplifiers 2b of microwave radiation, as shown in FIG. 1. In this case, each of the amplifiers 2b includes: the same number of klystrons 3 and the corresponding number of modulators 4, and each klystron 3 is adapted to power the microwave radiation amplifier from its corresponding modulator 4 and is connected to the specified source 1 of the original microwave signal through a series-connected phase shifter 7 and an attenuator 8, and one resonant microwave compressor 5 connected to said klystrons 3 of one amplifier. Moreover, each of these modulators 4 is configured to provide a given voltage pulse duration at the output of said resonant compressor 5 of one amplifier. Moreover, all of these klystrons 3 of all amplifiers 2b are connected to the specified source of the original microwave signal in parallel.

В качестве средства вывода СВЧ излучения источник СВЧ излучения содержит антенны 6, приспособленные для вывода излучения с выхода указанного резонансного компрессора СВЧ излучения каждого из усилителей, и количество указанных антенн 6 соответствует количеству усилителей 2б. Антенны 6 могут быть размещены в пространстве с различной локализацией.As a means of outputting microwave radiation, the microwave radiation source contains antennas 6 adapted to output radiation from the output of the specified resonant compressor of microwave radiation of each of the amplifiers, and the number of these antennas 6 corresponds to the number of amplifiers 2b. Antennas 6 can be placed in space with different locations.

При этом согласно техническому решению полезной модели в указанных модуляторах 4 заданная длительность импульса напряжения в 2÷8 раз больше заданнойMoreover, according to the technical solution of the utility model in these modulators 4, the specified voltage pulse duration is 2-8 times longer than the specified

длительности СВЧ сигнала на выходе указанного резонансного компрессора 5 одного усилителя 2б СВЧ излучения. the duration of the microwave signal at the output of the specified resonant compressor 5 of one amplifier 2b microwave radiation.

При этом источник 1 исходного СВЧ сигнала обеспечивает постоянство частоты СВЧ сигнала, поступающего на все клистроны 3, а наличие фазовращателей 7 и аттенюаторов 8 во входной цепи каждого клистрона 3 обеспечивает одинаковую величину фазы СВЧ клистрона 3 на выходе как каждого клистрона 3, так и каждого резонансного компрессора 5, несмотря на неизбежную разницу конструктивных и эксплуатационных характеристик этих устройств и разброс свойств модуляторов 4.In this case, the source 1 of the original microwave signal provides a constant frequency of the microwave signal supplied to all klystrons 3, 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 klystron 3 at the output of both each klystron 3 and each resonant compressor 5, despite the inevitable difference in the design and operational characteristics of these devices and the variation in the properties of modulators 4.

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=K_y⋅T₁,T = K _y ⋅T ₁ ,

К_у - коэффициент сжатия СВЧ импульса в СВЧ компрессоре, причем К_у≤8, и одновременной подачи указанных импульсов на клистрон 3 каждого из усилителей 2б СВЧ излучения.To _y - the compression ratio of the microwave pulse in the microwave compressor, with K _at ≤8, and the simultaneous supply of these pulses to the klystron 3 of each of the amplifiers 2b microwave radiation.

Выбор К_у в указанном диапазоне К_у≤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 К_у≤8 компрессорами 5 определяет необходимость обеспечения высокого КПД преобразования. При К_у=8÷9 КПД может достигать 80%, в то время как при К_у≥10 он едва достигает 40%.The compression ratio of the microwave signal K _at ≤8 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%.

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 обеспечивает возможность увеличения выходной СВЧ мощности с каждого резонансного компрессора 5 усилителей 2б и позволяет увеличить плотность СВЧ мощности на больших расстояниях от источника СВЧ излучения.Such a constructive implementation of the source makes it possible to increase the output microwave power from each resonant compressor 5 of the amplifiers 2b and allows you to increase the density of microwave power at large distances from the microwave 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 К_у=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-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-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 источника СВЧ излучения 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 resource of the microwave radiation source 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 эффективным при различных применениях, в том числе, для реализации функциональных нарушений в стационарных и мобильных, например летающих, объектах, 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 known technologies, and be effective in various applications, including for the implementation of functional disturbances in stationary and mobile, for example, flying objects using electronic circuits and components in control and switching systems.

Claims

1. A microwave radiation source containing a microwave amplifier, configured to be powered by a modulator and including a klystron, and means for outputting microwave radiation, characterized in that it contains

source of the original microwave signal;

two amplifiers of microwave radiation, adapted for dispersed placement in space and including each

two klystrons and the corresponding number of modulators, each klystron adapted to power the microwave radiation amplifier from its corresponding modulator and connected to the specified source of the original microwave signal through a series-connected phase shifter and attenuator;

one resonant microwave compressor connected to said klystrons of one amplifier,

wherein

each of these modulators is configured to provide a predetermined voltage pulse duration at the output of said resonant compressor of one amplifier;

all these klystrons of all amplifiers are connected to the specified source of the original microwave signal in parallel;

as a means of outputting microwave radiation contains antennas adapted to output radiation from the output of the specified resonant compressor of microwave radiation of each of the amplifiers.

2. The 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 microwave resonant compressor.

3. The source according to claim 1, characterized in that said modulators are configured to generate a pulsed high voltage necessary for the operation of klystrons in the form of rectangular pulses with a duration T equal to

T = K _y ⋅T ₁ ,

where T ₁ is the specified signal duration at the output from the compressor;

To _y - the compression ratio of the microwave pulse in the microwave compressor, with K _at ≤8,

and simultaneously supplying said pulses to the klystrons of each of the microwave amplifiers.

4. A source according to claim 1, characterized in that as said klystrons it contains multipath klystrons.

where: T ₁ - the specified duration of the signal at the output from the compressor;

4. The source according to p. 1, characterized in that as the specified klystron contains a multipath klystron.