RU2031542C1

RU2031542C1 - Resonance oscillator of electromagnetic oscillations

Info

Publication number: RU2031542C1
Authority: RU
Inventors: Евгений Дмитриевич Свияженинов
Original assignee: Евгений Дмитриевич Свияженинов
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: electronics. SUBSTANCE: resonance oscillator of electromagnetic oscillations has cavity resonator 1, current-carrying element 2, capacitor 3, power supply source 4, current collector 5, switch 6, tuning capacitor 7. EFFECT: expanded application field, improved operational stability. 5 dwg

Description

Изобретение относится к электронике, в частности к радиофизике и физике высоких энергий, и может быть использовано в радиолокации, радио- и телевизионной связи, космических системах и т.п. The invention relates to electronics, in particular to radio physics and high energy physics, and can be used in radar, radio and television communications, space systems, etc.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является объемный резонатор, содержащий замкнутую экранирующую поверхность и используемый только как фильтр частот, элемент усилителя. The closest in technical essence to the invention is a cavity resonator containing a closed screening surface and used only as a frequency filter, an amplifier element.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, а именно создание генератора электромагнитных колебаний, простого по конструкции и надежного в эксплуатации, обеспечивающего монохроматичность генерируемого сигнала стабильной частоты в импульсном и непрерывном режимах работы. The aim of the invention is the expansion of functionality, namely the creation of an electromagnetic oscillation generator, simple in design and reliable in operation, ensuring the monochromaticity of the generated signal of a stable frequency in pulsed and continuous operation.

Цель достигается тем, что в резонансном генераторе электромагнитных колебаний, содержащем объемный резонатор, возбудитель и съемник энергии, объемный резонатор выполнен в виде цилиндра из ферромагнитного материала с малыми электропроводностью и коэрцитивной силой, а возбудитель, выполненный в виде токонесущего элемента, проложенного по внутренней поверхности цилиндра, расположен строго соосно с последним и замкнут на обкладки конденсатора, установленного внутри резонатора, на оси которого расположена антенна для съема энергии. Токонесущий элемент может быть выполнен в виде прямоугольной рамки, расположенной в продольной диаметральной плоскости цилиндра резонатора, в которой установлена петлевая антенна - съемник энергии. Токонесущий элемент может быть выполнен в виде кольца, проходящего по внутренней поверхности цилиндра резонатора, по оси которого установлена штыревая антенна - съемник энергии. The goal is achieved in that in a resonant generator of electromagnetic waves containing a volume resonator, pathogen and energy pickup, the volume resonator is made in the form of a cylinder of ferromagnetic material with low electrical conductivity and coercive force, and the pathogen is made in the form of a current-carrying element laid along the inner surface of the cylinder , is located strictly coaxial with the latter and is closed to the plates of a capacitor installed inside the resonator, on the axis of which there is an antenna for energy removal. The current-carrying element can be made in the form of a rectangular frame located in the longitudinal diametrical plane of the resonator cylinder, in which a loop antenna is installed - an energy stripper. The current-carrying element can be made in the form of a ring passing along the inner surface of the resonator cylinder, along the axis of which a whip antenna is installed - an energy stripper.

При реализации предлагаемого генератора используются резонансные свойства цилиндрической области, ограниченной магнитными стенками - экраном из ферромагнитного материала с малыми электропроводностью и коэрцитивной силой. Объемный резонатор возбуждается переменным током или зарядом заданной частоты, располагающимися на его внутренней поверхности, при включении колебательного контура. В импульсном режиме работы системе предварительно сообщается запас энергии посредством заряда конденсатора емкости С высоким постоянным напряжением U. Подстройка колебательного контура на частоту основного собственного колебания резонатора осуществляется дополнительным конденсатором переменной емкости, соединенным последовательно с основным. When implementing the proposed generator, the resonance properties of the cylindrical region bounded by magnetic walls are used — a screen made of ferromagnetic material with low electrical conductivity and coercive force. The cavity resonator is excited by alternating current or a charge of a given frequency, located on its inner surface, when the oscillatory circuit is turned on. In the pulsed mode of operation, the system is previously informed of the energy supply by charging a capacitor with a high constant voltage U. The tuning of the oscillating circuit to the frequency of the fundamental natural oscillation of the resonator is carried out by an additional capacitor of variable capacitance connected in series with the main one.

Существенность новизны предлагаемого генератора - в одновременном использовании объемного резонатора, образованного магнитным экраном, и высокочастотного колебательного контура, настроенного на частоту собственных колебаний резонатора. Проведенный анализ патентной и научно-технической литературы выявил отсутствие подобного рода технических решений. The essentiality of the novelty of the proposed generator is in the simultaneous use of a volume resonator formed by a magnetic screen and a high-frequency oscillatory circuit tuned to the resonator natural frequency. The analysis of patent and scientific and technical literature revealed the absence of such technical solutions.

На фиг. 1 изображен резонансный генератор электромагнитных колебаний с петлевой антенной - съемником энергии; на фиг.2 и 3 - резонансный генератор со съемником энергии в виде штыревой антенны (два разреза); на фиг.4 показана временная зависимость напряженности поля на выходе резонансного генератора в импульсном режиме; на фиг.5 - то же, в непрерывном режиме. In FIG. 1 shows a resonant generator of electromagnetic waves with a loop antenna - energy stripper; figure 2 and 3 - a resonant generator with a stripper of energy in the form of a whip antenna (two cuts); figure 4 shows the temporal dependence of the field strength at the output of the resonant generator in a pulsed mode; figure 5 is the same in continuous mode.

Резонансный генератор электромагнитных колебаний состоит из объемного резонатора 1, токонесущего элемента 2, конденсатора 3, источника 4 питания, съемника 5 энергии, выключателя 6 подстроечного конденсатора 7. Позицией 8 обозначены торцовые щиты объемного резонатора 1. The resonant generator of electromagnetic waves consists of a volume resonator 1, a current-carrying element 2, a capacitor 3, a power source 4, an energy stripper 5, a trimmer capacitor switch 6 7. Position 8 indicates the end shields of the volume resonator 1.

На фиг.1 изображен резонансный генератор, в котором образуется поперечное магнитное поле. Токонесущий элемент 2 выполнен в виде прямоугольной рамки, проходящей по внутренней поверхности цилиндрического резонатора 1, конденсатор 3 располагается в торцовой части резонатора, съемник 5 энергии выполнен в виде петлевой антенны. Figure 1 shows a resonant generator in which a transverse magnetic field is generated. The current-carrying element 2 is made in the form of a rectangular frame passing along the inner surface of the cylindrical resonator 1, the capacitor 3 is located in the end part of the resonator, the energy stripper 5 is made in the form of a loop antenna.

На фиг.2 и 3 изображен в двух проекциях резонансный генератор, в котором образуется поперечное электрическое поле. Токонесущий элемент 2 выполнен в виде кольца, проходящего по внутренней поверхности цилиндра резонатора 1. Вследствие того, что токи контура протекают не в осевом, а в окружном направлении, резонатор в этом варианте имеет меньший аксиальный размер, принимая форму диска. Обкладки конденсатора 3 располагаются диаметрально противоположно друг другу, съемник энергии выполнен в виде штыревой антенны 5. Figures 2 and 3 show in two projections a resonant generator in which a transverse electric field is generated. The current-carrying element 2 is made in the form of a ring passing along the inner surface of the cylinder of the resonator 1. Due to the fact that the circuit currents flow not in the axial, but in the circumferential direction, the resonator in this embodiment has a smaller axial size, taking the form of a disk. The capacitor plates 3 are located diametrically opposite to each other, the energy stripper is made in the form of a whip antenna 5.

Работает генератор как в импульсном, так и в непрерывном режимах. The generator operates in both pulsed and continuous modes.

В импульсном режиме системе сообщается запас энергии путем заряда конденсатора 3 от источника 4 постоянного напряжения. При подключении источника постоянной ЭДС к конденсатору 3 емкости С происходит быстрый его заряд до разности потенциалов U. Время заряда Δt≈2r C весьма мало ввиду малого сопротивления r цепи и емкости С. Запасенная энергия системы W =

увеличивается за счет повышения U, ограничения на которое налагаются лишь величиной пробивного значения напряженности поля.In pulse mode, the system communicates the energy supply by charging a capacitor 3 from a constant voltage source 4. When the constant emf source is connected to the capacitor 3 of the capacitance C, it quickly charges up to the potential difference U. The charge time Δt≈2r C is very short due to the low resistance r of the circuit and capacitance C. The stored energy of the system is W =

increases due to an increase in U, the restrictions on which are imposed only by the value of the breakdown value of the field strength.

При включении контура (позиции 2, 3) происходят его электромагнитные колебания, которые вызывают резонанс двухполюсной в окружном направлении моды поля. На оси резонатора 1 отлична от нуля лишь двухполюсная гармоника поля, что обеспечивает строгую монохроматичность выводимого сигнала. When the circuit is switched on (positions 2, 3), its electromagnetic oscillations occur, which cause a bipolar resonance in the circumferential direction of the field mode. On the axis of the resonator 1, only the bipolar field harmonic is nonzero, which ensures strict monochromaticity of the output signal.

На фиг.4 представлено временное изменение выводимого электромагнитного сигнала в импульсном режиме работы генератора. Как видно из графика, происходит быстрое увеличение напряженности Е до значения, определяемого рассеянием и интенсивностью отвода энергии, а затем плавное его снижение. Figure 4 presents a temporary change in the output electromagnetic signal in a pulsed mode of operation of the generator. As can be seen from the graph, there is a rapid increase in tension E to a value determined by the scattering and intensity of energy removal, and then its gradual decrease.

В непрерывном режиме к конденсатору 3 вместо постоянной прикладывается переменная ЭДС небольшой мощности, настроенная на частоту резонатора 1. На фиг. 5 изображено изменение выводимого сигнала. Начиная с момента подключения ЭДС, линейно происходит "раскачка" поля до высокого постоянного уровня, определяемого диссипативными свойствами резонатора 1 и интенсивностью отвода энергии. In continuous mode, instead of a constant, a variable EMF of small power, tuned to the frequency of resonator 1, is applied to the capacitor 3. In FIG. 5 shows a change in the output signal. Starting from the moment the EMF is connected, the field “swings” linearly to a high constant level determined by the dissipative properties of resonator 1 and the intensity of energy removal.

Claims

RESONANT ELECTROMAGNETIC OSCILLATION GENERATOR, comprising a volume resonator, exciter and energy pickup, characterized in that, in order to expand the functionality by obtaining monochromatic electromagnetic oscillations of a stable frequency in pulsed and continuous modes of operation, the volume resonator is made in the form of a cylinder made of ferromagnetic material with small electrical conductivity and coercive force, and the pathogen, made in the form of a current-carrying element, laid on the inner surface of the cylinder a, it is located strictly coaxial with the latter and closed to the plates of the capacitor installed inside the resonator, on the axis of which there is an antenna for energy removal.