RU2387040C1 - Виркатор на основе радиального пучка - Google Patents
Виркатор на основе радиального пучка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2387040C1 RU2387040C1 RU2008145391/09A RU2008145391A RU2387040C1 RU 2387040 C1 RU2387040 C1 RU 2387040C1 RU 2008145391/09 A RU2008145391/09 A RU 2008145391/09A RU 2008145391 A RU2008145391 A RU 2008145391A RU 2387040 C1 RU2387040 C1 RU 2387040C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- cathode
- electrons
- hollow
- generation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к сверхвысокочастотной технике. Виркатор на основе радиального пучка содержит вакуумированную камеру, в корпусе которой коаксиально установлены электрически связанные с внешним источником питания полый катод и расположенный в нем полый анод, прозрачный для электронов и соединенный с волноводом, переходящим в устройство вывода сверхвысокочастотного излучения, при этом эмитирующая поверхность катода и поверхность анода имеют выпуклую тороидальную форму. При распространении радиально сходящегося пучка внутрь анодной полости происходит дополнительная баллистическая фокусировка пучка из-за катода и анода тороидальной формы, увеличивающая плотность тока пучка, уменьшающая потери электронов в области диодного узла, что приводит к уменьшению предельного тока и увеличению времени генерации, следствием чего является повышение КПД генерации. Технический результат - повышение КПД генерации СВЧ-излучения за счет увеличения времени генерации. 1 ил.
Description
Изобретение относится к сверхвысокочастотной технике, а именно: к области генерации электромагнитного излучения на основе колебаний виртуального катода (ВК), и может быть использовано при создании генераторов сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения.
Известен СВЧ-генератор с виртуальным катодом - виркатор [1] (Селемир В.Д., Дубинов А.Е., Птицын Б.Г., Шилин К.С. и др. Виркатор с баллистической фокусировкой электронного пучка, ЖТФ, 2004, том 74, вып.5), в вакуумной камере которого установлены диодный узел, состоящий из концентрических сферических катода и анода, дрейфового пространства и устройства вывода СВЧ-излучения в виде рупорной антенны. При срабатывании источника питания к диодному промежутку прикладывается импульс высокого напряжения, и происходит эмиссия электронного пучка, который за анодом формирует ВК. При этом в диодном узле со сферической конфигурацией происходит баллистическая фокусировка пучка электронов, увеличивающая плотность тока пучка. Колебания электронов в потенциальной яме «катод-анод-ВК» и колебания ВК приводят к генерации СВЧ-излучения.
Основной недостаток данной конструкции заключается в малом КПД, связанном с тем, что диаграмма направленности электрического диполя, образованного колеблющимся ВК, имеет максимальную направленность перпендикулярно оси системы. Поэтому СВЧ-излучение сначала распространяется перпендикулярно оси системы, и только после переотражений поступает в рупорную антенну.
Наиболее близким по конструкции к заявляемому устройству является генератор СВЧ-излучения на основе виртуального катода с радиальным пучком [2] (Жерлицын А.Г. Генерация СВЧ-излучения в триоде с виртуальным катодом коаксиального типа, Письма в ЖТФ, том 16, выпуск 22, 26 ноября 1990, с.78). Генератор представляет собой систему, содержащую вакуумную камеру, в которой установлены полые цилиндрические катод и анод. Анод (анодная сетка), расположенный в полости катода, выполнен в форме цилиндра, прозрачного для электронов, который крепится к волноводу, переходящему в устройство вывода СВЧ-излучения. Катод и анод связаны с внешним источником питания. При подаче на катод высоковольтного импульса от источника питания электроны инжектируются с катода и, проходя через анодную сетку, образуют внутри анодной полости виртуальный катод. Колебания электронов между катодом и образующимся ВК, а также осцилляции самого ВК приводят к генерации СВЧ-излучения, выводимого из волновода через устройство вывода СВЧ-излучения.
Основной недостаток данной конструкции заключается в малом КПД, связанном с низкой плотностью электронов в пучке, потерями электронов в области диодного узла, приводящими к малому времени генерации.
Технической задачей предполагаемого изобретения является создание усовершенствованного СВЧ-генератора с повышенным КПД генерации излучения.
Техническим результатом данного решения является повышение плотности электронов в пучке, увеличение времени генерации, следствием чего является повышение КПД генерации СВЧ-излучения.
Данный технический результат достигается тем, что в отличие от известного виркатора на основе радиального пучка, содержащего вакуумированную камеру, в корпусе которой установлены электрически связанные с внешним источником питания полый катод и прозрачный для электронов полый анод, анод расположен коаксиально в полости катода и соединен с волноводом, переходящим в устройство вывода сверхвысокочастотного излучения, в предложенном виркаторе катод и анод выполнены таким образом, что эмитирующая поверхность катода и поверхность анода имеют выпуклую тороидальную форму.
Прежде всего, следует отметить, что в прототипе формируется радиально сходящийся пучок, который частично приводит к уменьшению предельного тока, при котором начинается образование ВК. Предельный ток является стартовым током генерации, и он зависит от геометрии пучка и полости, куда происходит инжекция пучка, величины энергии электронов в области инжекции в полость.
В предложенном генераторе, где эмитирующая поверхность катода и поверхность анода имеют выпуклую тороидальную форму, при подаче на катод высоковольтного импульса отрицательного напряжения от источника питания также формируется радиально сходящийся пучок. При этом в диодном узле с заявляемой тороидальной конфигурацией происходит дополнительно к радиальной фокусировке баллистическая фокусировка пучка вдоль продольной оси системы. Баллистическая фокусировка пучка увеличивает плотность тока пучка электронов, приводящих к формированию ВК, уменьшает потери электронов в области диодного узла и дополнительно уменьшает предельный ток. Все это ведет к более раннему началу генерации, увеличению времени генерации, и соответственно росту КПД.
На фиг. схематически изображен виркатор на основе радиального пучка.
Заявляемый генератор имеет осевую симметрию и представляет собой вакуумную камеру с корпусом 1, в котором коаксиально установлены катод 3 выпуклой тороидальной формы, закрепленный на держателе 2 и расположенный в нем полый анод 4 выпуклой тороидальной формы прозрачный для электронов, соединенный с волноводом 5, переходящим в устройство вывода СВЧ-излучения в форме рупорной антенны 6 с диэлектрическим окном 7. К катодно-анодному промежутку прикладывается высоковольтное напряжение от внешнего источника питания 9.
В качестве источника питания 9 возможно использование генератора импульсного напряжения, выполненного, например, по схеме Аркадьева-Маркса [3] (Месяц Г.А. Генерирование мощных наносекундных импульсов. - М.: Атомиздат, 1972), либо взрывомагнитного генератора с обострителем напряжения на основе электрически взрываемых проводников [4] (Асиновский Э.И., Лебедев Е.Ф., Леонтъев А.А. и др. Взрывные генераторы мощных импульсов электрического тока. - М.: Наука, 2002).
Устройство работает следующим образом. Корпус (1) камеры и соответственно анод (4) заземлены. При подаче отрицательного импульсного напряжения от источника питания (9) через ввод (10) на катод (3) с эмитирующей поверхностью выпуклой тороидальной формы внутри анода (4) с выпуклой тороидальной формой поверхности формируется радиально сходящийся пучок, происходит наряду с радиальной его баллистическая фокусировка вдоль продольной оси системы, образуется ВК (8). В результате баллистической фокусировки пучка увеличивается плотность тока пучка электронов, уменьшаются потери электронов в области диодного узла и дополнительно уменьшается предельный ток, что приводит к более длительному времени генерации. Генерация СВЧ-излучения обусловлена колебаниями электронов в потенциальной яме «катод-анод-ВК» и колебаниями самого ВК. Волна СВЧ-излучения распространяется по волноводу (5) к рупорной антенне (6) и выводится через ее диэлектрическое окно (7).
В примере выполнения предложенного виркатора на основе радиального пучка с электродами тороидальной формы корпус вакуумной камеры держатель катода, катод, антенна выполнены из стали, анод может быть выполнен из нихромовой проволоки, выводное диэлектрическое окно выполнено из оргстекла. Внутренние полости генератора вакуумируются до давления остаточного газа не более 10-4 Тор.
Таким образом, выполнение катода и анода таким образом, что эмитирующая поверхность катода и поверхность анода имеют выпуклую тороидальную форму, позволило благодаря повышению плотности электронов в пучке и увеличению времени генерации повысить КПД сверхвысокочастотного генератора заявляемого типа.
Claims (1)
- Виркатор на основе радиального пучка, содержащий вакуумированную камеру, в корпусе которой установлены электрически связанные с внешним источником питания полый катод и прозрачный для электронов полый анод, анод расположен коаксиально в полости катода и соединен с волноводом, переходящим в устройство вывода сверхвысокочастотного излучения, отличающийся тем, что катод и анод выполнены таким образом, что эмитирующая поверхность катода и поверхность анода имеют выпуклую тороидальную форму.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008145391/09A RU2387040C1 (ru) | 2008-11-17 | 2008-11-17 | Виркатор на основе радиального пучка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008145391/09A RU2387040C1 (ru) | 2008-11-17 | 2008-11-17 | Виркатор на основе радиального пучка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2387040C1 true RU2387040C1 (ru) | 2010-04-20 |
Family
ID=46275335
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008145391/09A RU2387040C1 (ru) | 2008-11-17 | 2008-11-17 | Виркатор на основе радиального пучка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2387040C1 (ru) |
-
2008
- 2008-11-17 RU RU2008145391/09A patent/RU2387040C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Письма в ЖТФ, том 16, вып.22, 26 ноября 1990, с.78. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2387039C1 (ru) | Высокочастотный генератор на основе разряда с полым катодом | |
RU2387040C1 (ru) | Виркатор на основе радиального пучка | |
US7994966B1 (en) | Device for generation of microwaves | |
RU2321098C1 (ru) | Сверхвысокочастотный генератор на основе виртуального катода | |
CN112952532B (zh) | 基于多电子束与等离子体相互作用的太赫兹辐射产生方法 | |
RU2376731C1 (ru) | Устройство для генерации импульсных пучков быстрых электронов в воздушном промежутке атмосферного давления | |
RU2297688C1 (ru) | Сверхвысокочастотный генератор на основе виртуального катода с радиальным пучком | |
RU2334301C1 (ru) | Магнетрон | |
RU2395132C1 (ru) | Сверхвысокочастотный генератор на основе виртуального катода с радиальным пучком | |
Loza et al. | Increase in the average radiation power of a plasma relativistic microwave generator | |
RU2683962C1 (ru) | Отпаянная камера для генератора высокочастотных импульсов на основе разряда с полым катодом | |
RU2334302C2 (ru) | Сверхвысокочастотный генератор магнетронного типа | |
Orbach et al. | Ferroelectric cathode electron emission dependence on magnetic field | |
RU2134920C1 (ru) | Отражательный триод | |
RU2352014C1 (ru) | Виркатор с радиальным сходящимся пучком | |
RU2008145410A (ru) | Клистронный генератор | |
RU210996U1 (ru) | Импульсный генератор ТГц - излучения | |
RU2195738C2 (ru) | Генератор сверхвысокочастотного излучения | |
RU2444805C1 (ru) | Сверхвысокочастотный генератор на основе виртуального катода | |
Krokhmal et al. | Low-pressure, high-current hollow cathode with a ferroelectric plasma source | |
RU171229U1 (ru) | Вакуумный разрядник | |
RU2431242C2 (ru) | Устройство для инициации свч-разряда и создания плазмы | |
RU2294578C1 (ru) | Ленточный плазменный эмиттер ионов | |
RU46126U1 (ru) | Релятивистский свч-генератор | |
RU2454046C1 (ru) | Плазменный эмиттер электронов |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101118 |