RU2451390C1 - Compressor of microwave pulses - Google Patents
Compressor of microwave pulses Download PDFInfo
- Publication number
- RU2451390C1 RU2451390C1 RU2011100191/07A RU2011100191A RU2451390C1 RU 2451390 C1 RU2451390 C1 RU 2451390C1 RU 2011100191/07 A RU2011100191/07 A RU 2011100191/07A RU 2011100191 A RU2011100191 A RU 2011100191A RU 2451390 C1 RU2451390 C1 RU 2451390C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonator
- arm
- microwave
- coaxial
- tee
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике СВЧ, предназначено для формирования высокочастотных импульсов и может быть использовано в радиолокации, в системах связи, исследовании газового разряда и плазмы.The invention relates to microwave technology, is intended for the formation of high-frequency pulses and can be used in radar, in communication systems, the study of gas discharge and plasma.
Работа компрессоров СВЧ импульсов основана на усилении возбуждающего электромагнитного поля в резонансном накопительном объеме и последующем быстром выводе накопленной электромагнитной энергии [Yu.G.Yushkov, V.A.Avgustinovich, S.N.Artemenko. Powerful microwave compressors of RF-pulses. Proc. of the Intern. Workshop "Strong microwaves in plasmas", v.2, p.911-925, Nizhny Novgorod, 1997], [M.I.Petelin. Microwave pulse compressors. Там же, p.903-910].The operation of microwave pulse compressors is based on the amplification of the exciting electromagnetic field in the resonant storage volume and the subsequent rapid removal of the stored electromagnetic energy [Yu.G. Yushkov, V.A. Avgustinovich, S.N.Artemenko. Powerful microwave compressors of RF-pulses. Proc. of the Intern. Workshop "Strong microwaves in plasmas", v.2, p. 911-925, Nizhny Novgorod, 1997], [M.I. Petelin. Microwave pulse compressors. Ibid., P.903-910].
Известен СВЧ компрессор [Р.А.Альварес, Д.Биркс. Подавление предимпульса в СВЧ резонаторах со сжатием импульса. "Приборы для научных исследований". 1986, №10, с.61], включающий в себя СВЧ генератор накачки, накопительный резонансный объем, подключенный к СВЧ генератору, и блок запуска. Резонансный объем образован отрезком прямоугольного волновода и ограничен с одной стороны элементом возбуждения, с другой - волноводным тройником с короткозамкнутым плечом. В волноводе на рабочей частоте может распространяться только H10 волна, длина отрезка прямоугольного волновода mλв/2, где λв - длина волны в волноводе. В короткозамкнутом плече тройника на расстоянии λв/4 от закорачивающей стенки размещен коммутатор. Выходной волновод подключен к тройнику и имеет такое же поперечное сечение, как резонансный объем и короткозамкнутое плечо тройника.Known microwave compressor [R.A. Alvarez, D. Birks. Pre-pulse suppression in microwave resonators with pulse compression. "Instruments for scientific research." 1986, No. 10, p. 61], which includes a microwave pump generator, a storage resonant volume connected to a microwave generator, and a trigger unit. The resonant volume is formed by a segment of a rectangular waveguide and is limited on one side by an excitation element and, on the other, by a waveguide tee with a short-circuited shoulder. In the waveguide, at the operating frequency, only an H 10 wave can propagate, the length of a segment of a rectangular waveguide is mλ in / 2, where λ in is the wavelength in the waveguide. In the short-circuited shoulder of the tee at a distance of λ in / 4 from the shorting wall, a switch is placed. The output waveguide is connected to the tee and has the same cross section as the resonant volume and the short-circuited shoulder of the tee.
Коммутатором является отрезок регулярного прямоугольного волновода, в широкой стенке которого в области максимальной напряженности электрического поля, как указывалось на расстоянии λв/4 от закорачивающей стенки, установлен зазор пускового разрядника. Зазор устанавливается или в стенке или за пределами внутреннего объема волновода.The switch is a segment of a regular rectangular waveguide, in the wide wall of which, in the region of maximum electric field strength, as indicated at a distance of λ in / 4 from the shorting wall, the gap of the starting arrester is set. The gap is set either in the wall or outside the internal volume of the waveguide.
К недостаткам устройства относится необходимость перекрытия плазмой СВЧ разряда волноводного зазора между широкими стенками для коммутации электромагнитной энергии. Расстояние между широкими стенками определяется рабочим диапазоном частот, и для 3 ГГц минимальное расстояние составляет примерно 3 см, а для 1 ГГц ~10 см. Неполная коммутация означает неполное отражение электромагнитной волны от области сформированной плазмы разряда и уменьшение связи резонатора с нагрузкой во время вывода.The disadvantages of the device include the need for plasma to overlap the microwave discharge of the waveguide gap between the wide walls for switching electromagnetic energy. The distance between the wide walls is determined by the working frequency range, and for 3 GHz the minimum distance is about 3 cm, and for 1 GHz ~ 10 cm. Incomplete switching means incomplete reflection of the electromagnetic wave from the region of the generated discharge plasma and a decrease in the coupling of the resonator with the load during output.
Известен компрессор СВЧ импульсов [Новиков С.А., Разин С.В., Юшков Ю.Г. Формирователь наносекундных СВЧ импульсов с резонатором 30 см диапазона. ПТЭ, 1988. - №1. - С.129-131], в котором для уменьшения разрядного зазора в волноводе был использован резонансный разрядник, состоящий из диафрагм и встречных штырей, размещенный на расстоянии λв/4 от закорачивающей подвижной стенки. Минимальное расстояние между штырями было 4 мм в волноводе сечением 107×233 мм2.The known compressor microwave pulses [Novikov S.A., Razin S.V., Yushkov Yu.G. Shaper of nanosecond microwave pulses with a resonator of 30 cm range. PTE, 1988. - No. 1. - S.129-131], in which to reduce the discharge gap in the waveguide, a resonant spark gap was used, consisting of diaphragms and opposing pins located at a distance of λ in / 4 from the shorting movable wall. The minimum distance between the pins was 4 mm in a waveguide with a cross section of 107 × 233 mm 2 .
При расчетной длительности выходных импульсов 25 нс длительность выходных импульсов составила более 50 нс, причем за 50 нс выводилось 70% накопленной энергии. Причина увеличения длительности выходных импульсов и, как следствие, уменьшения выходной импульсной мощности по сравнению с расчетной, заключается в неполной коммутации или слишком медленном формировании плазмы разреза. В данном случае большое время формирования отражающей плазменной области СВЧ разряда связано с реактивными параметрами диафрагм и штырей.With a calculated duration of output pulses of 25 ns, the duration of output pulses was more than 50 ns, and 70% of the stored energy was output in 50 ns. The reason for the increase in the duration of the output pulses and, as a consequence, the decrease in the output pulse power compared to the calculated one is the incomplete switching or the formation of a section plasma too slow. In this case, the large formation time of the reflecting plasma region of the microwave discharge is associated with the reactive parameters of the diaphragms and pins.
Известен компрессор СВЧ импульсов (Патент РФ №1487776, МПК5 H03K 3/53, H01P 1/24, опубл. 15.10.90, выданный в качестве прототипа), содержащий выходной коаксиальный тройник, с одним из плеч которого соединен коаксиальный накопительный резонатор, третье плечо является выходным, а во втором плече размещен СВЧ коммутатор, образованный разрядным промежутком в виде зазора в центральном проводнике на расстоянии λ/8 от короткозамыкателя, и размер зазора зависит от диаметров поперечного сечения коаксиала и рабочей резонансной частоты. К накопительному резонатору подключен СВЧ генератор.A known microwave pulse compressor (RF Patent No. 1487776, IPC5 H03K 3/53, H01P 1/24, publ. 10/15/90, issued as a prototype), containing an output coaxial tee, with one of its arms connected to a coaxial storage resonator, the third arm is the output, and in the second arm there is a microwave switch formed by a discharge gap in the form of a gap in the central conductor at a distance of λ / 8 from the short circuit, and the size of the gap depends on the diameters of the coaxial cross section and the working resonant frequency. A microwave generator is connected to the storage resonator.
Электромагнитные колебания СВЧ генератора, работающего в непрерывном или импульсном режиме, поступают к накопительному резонатору. Во внутренних объемах резонатора и тройника возбуждается СВЧ поле. Длина короткозамкнутого плеча подобрана так, что во время возбуждения отраженная волна из короткозамкнутого плеча и волна, падающая из резонатора, в выходном плече складываются в противофазе, т.е. излучения в нагрузку не происходит. В конце переходного процесса возбуждения СВЧ поле в зазоре центрального проводника достигает высокого уровня и зазор пробивается. Электрическая длина закороченного плеча изменяется на π/4, и тогда с учетом двойного пробега фаза отраженной волны из закороченного плеча инвертируется и в выходном плече она складывается в фазе с волной, падающей из резонатора. Тройник не вносит переходное затухание на рабочей резонансной частоте, и накопленная в резонаторе энергия в виде СВЧ импульса поступает в нагрузку.Electromagnetic vibrations of a microwave generator operating in a continuous or pulsed mode are supplied to a storage resonator. A microwave field is excited in the internal volumes of the resonator and tee. The length of the short-circuited shoulder is selected so that during excitation the reflected wave from the short-circuited shoulder and the wave incident from the resonator are added in antiphase in the output arm, i.e. radiation to the load does not occur. At the end of the transient excitation process, the microwave field in the gap of the central conductor reaches a high level and the gap breaks through. The electric length of the shorted arm changes by π / 4, and then, taking into account the double mean free path, the phase of the reflected wave from the shorted arm is inverted and in the output arm it is added in phase with the wave incident from the resonator. The tee does not introduce transient attenuation at the working resonant frequency, and the energy stored in the resonator in the form of a microwave pulse enters the load.
В данной конструкции в качестве коммутатора используется емкостной зазор в центральном проводнике, и вследствие этого время коммутации сокращается в несколько раз по сравнению с переключателями, выполненными из полых волноводов. Минимальное время вывода t0=2L/vгр, где L - длина резонатора, vгр - групповая скорость, практически достигается в устройствах данного типа. За счет быстрой коммутации форма импульса приближается к прямоугольной [Новиков С.А., Разин С.В., Юшков Ю.Г. Резонансный формирователь наносекундных СВЧ импульсов. ПТЭ. - 1991, №3. - С.239-240]. К недостаткам устройства относится низкий коэффициент усиления, который определяется низким значением нагруженной добротности Qн коаксиального резонатора во время возбуждения. В указанном устройстве в 30 см диапазоне длин волн коэффициент усиления был 50 при длительности выходных импульсов 10 нс, что совпадает с оценками параметров коаксиального резонатора, проведенными с учетом потерь в разряде при переключении. Расчетное значение для полых волноводных резонаторов для тех же условий 350.In this design, a capacitive gap in the central conductor is used as a switch, and as a result of this, the switching time is reduced several times in comparison with switches made of hollow waveguides. The minimum output time t 0 = 2L / v g , where L is the cavity length, v g is the group velocity, is practically achieved in devices of this type. Due to fast switching, the pulse shape approaches the rectangular shape [Novikov S.A., Razin S.V., Yushkov Yu.G. Resonant shaper of nanosecond microwave pulses. PTE. - 1991, No. 3. - S.239-240]. The disadvantages of the device include a low gain, which is determined by the low value of the loaded Q factor Q n of the coaxial resonator during excitation. In the specified device in the 30 cm wavelength range, the gain was 50 for the duration of the output pulses of 10 ns, which coincides with the estimates of the parameters of the coaxial resonator, taking into account the losses in the discharge during switching. The calculated value for hollow waveguide resonators for the same conditions is 350.
Задачей изобретения является повышение коэффициента усиления и коэффициента полезного действия.The objective of the invention is to increase the gain and efficiency.
Компрессор СВЧ импульсов, так же как и в прототипе, содержит СВЧ генератор, подключенный к накопительному резонатору, коаксиальный тройник, к первому плечу которого подсоединен накопительный резонатор, во втором короткозамкнутом плече размещен коммутатор, выполненный в виде зазора в центральном проводнике, третье плечо является выходом СВЧ компрессора.The microwave pulse compressor, as in the prototype, contains a microwave generator connected to a storage resonator, a coaxial tee, to the first arm of which a storage resonator is connected, a switch is placed in the second short-circuited arm, made in the form of a gap in the central conductor, the third arm is an output Microwave compressor.
В отличие от прототипа накопительный резонатор выполнен полым цилиндрическим длиной λв·n/2, гдеIn contrast to the prototype, the storage resonator is made of a hollow cylindrical length λ in · n / 2, where
n - целое число,n is an integer
λ - длина волны,λ is the wavelength
λкр=2.62R - критическая длина волны,λ cr = 2.62R is the critical wavelength,
R - радиус поперечного сечения резонатора.R is the radius of the cross section of the resonator.
Первое плечо выполнено в виде коаксиального рупора с диаметром поперечного сечения внешнего проводника, равным диаметрам поперечного сечения накопительного резонатора и внешнего коаксиального тройника.The first arm is made in the form of a coaxial horn with a cross-sectional diameter of the outer conductor equal to the cross-sectional diameters of the storage resonator and the outer coaxial tee.
На фиг.1 представлено схематическое изображение заявляемого устройства, на фиг.2 - заявляемое устройство с эпюрами полей в накопительном цилиндрическом резонаторе и коаксиальном тройнике.Figure 1 presents a schematic representation of the inventive device, figure 2 - the inventive device with diagrams of fields in the storage cylindrical resonator and coaxial tee.
Компрессор СВЧ импульсов содержит (фиг.1) СВЧ генератор 1(Г); 2 - элемент связи; накопительный цилиндрический резонатор 3; коаксиальный тройник 4; первое плечо 5 тройника; второе плечо 6 тройника; закорачивающая стенка 7; выходное плечо 8 тройника.A microwave pulse compressor comprises (FIG. 1) a microwave generator 1 (G); 2 - communication element; cumulative cylindrical resonator 3; coaxial tee 4; first shoulder 5 tee; second shoulder 6 tee; shorting wall 7; output shoulder 8 tee.
Выход СВЧ генератора 1(Г) соединен с элементом связи 2 накопительного цилиндрического резонатора 3. Резонатор 3 ограничен коаксиальным тройником 4 за счет того, что соосно подключен к первому плечу 5 тройника 4. Во втором плече 6 тройника 4, закороченном стенкой 7, размещен коммутатор в виде зазора в центральном проводнике коаксиала. Полость симметрии зазора находится на расстоянии λ/8 от закорачивающей стенки.The output of the microwave generator 1 (D) is connected to the coupling element 2 of the storage cylindrical resonator 3. The resonator 3 is limited by a coaxial tee 4 due to the fact that it is coaxially connected to the first arm 5 of the tee 4. In the second arm 6 of the tee 4 shorted by the wall 7, a switch in the form of a gap in the central conductor of the coaxial. The gap symmetry cavity is at a distance of λ / 8 from the shorting wall.
Устройство работает следующим образом. Электромагнитные колебания питающего СВЧ генератора 1(Г), работающего в непрерывном или импульсном режиме, поступают на элемент связи 2. Во внутренних объемах резонатора 3, первого плеча 5, являющегося входным, и закороченного второго плеча 6 коаксиального тройника 4 возбуждается СВЧ поле. Конструкция и местоположение элемента связи 2 выбраны таким образом, что в объемном резонаторе 3 возбуждается симметричная цилиндрическая волна E01. Длина волны электромагнитных колебаний удовлетворяет условиюThe device operates as follows. Electromagnetic vibrations of the supplying microwave generator 1 (G), operating in continuous or pulsed mode, are transmitted to the coupling element 2. In the internal volumes of the resonator 3, the first arm 5, which is the input, and the shortened second arm 6 of the coaxial tee 4, a microwave field is excited. The design and location of the coupling element 2 is selected so that a symmetric cylindrical wave E 01 is excited in the cavity resonator 3. The wavelength of electromagnetic waves satisfies the condition
λ<λкр,λ <λ cr
где λкр=2.62R - критическая длина E01 волны,where λ kr = 2.62R is the critical wavelength E 01 ,
R - внутренний радиус резонатора 3.R is the inner radius of the resonator 3.
На фиг.2 представлены эпюры полей E01 волны в полом объеме и TEM в коаксиальной части. Пространственное распределение электрического (E) и магнитного (H) полей оказывается идентичным. Поэтому для бегущей E01 волны в резонаторе 3, как компоненты стоячей волны, область перехода от объемного резонатора 3 к коаксиальной линии не будет являться отражающей. Это свойство E01 и TEM волн известно и используется во вращающихся проходных волноводных сочленениях [Д.М.Сазонов, А.Н.Гридин. Устройства СВЧ. М.: Высшая школа. 1981. С.295 (см.226-228)]. Даже при ступенчатом изменении диаметров внешних размеров полого объемного и коаксиального элементов, также соединенных последовательно, коэффициент бегущей волны превышает 0.95. Это соответствует коэффициенту отражения по напряжению 0.025 или по мощности 6.4·10-4, т.е. отражается от области соединения менее 0.06% падающей мощности.Figure 2 presents the plot of the fields E 01 waves in the hollow volume and TEM in the coaxial part. The spatial distribution of the electric (E) and magnetic (H) fields is identical. Therefore, for a traveling E 01 wave in the resonator 3, as components of a standing wave, the transition region from the volume resonator 3 to the coaxial line will not be reflective. This property of E 01 and TEM waves is known and used in rotating pass-through waveguide joints [D.M. Sazonov, A.N. Gridin. Microwave devices. M .: Higher school. 1981. P.295 (see 226-228)]. Even with a stepwise change in the diameters of the external dimensions of the hollow volume and coaxial elements, also connected in series, the traveling wave coefficient exceeds 0.95. This corresponds to a reflection coefficient of voltage 0.025 or power 6.4 · 10 -4 , i.e. less than 0.06% of incident power is reflected from the connection area.
При выборе длин объемного резонатора 3 и первого плеча 5 коаксиального тройника резонансными n·λв/2 и λ/2 соответственно,When choosing the lengths of the volume resonator 3 and the first shoulder 5 of the coaxial tee resonant n · λ in / 2 and λ / 2, respectively,
где n - целое число,where n is an integer
λв - длина волны E01 в волноводе,λ in - wavelength E 01 in the waveguide,
λ - длина волны электромагнитных колебаний,λ is the wavelength of electromagnetic waves,
При условии распространения в коаксиальном тройнике только низшей ТЕМ волны, что является необходимым для его работоспособности, а в накопительном резонаторе - симметричной E01 волны при λ<λкр, соотношение диаметров внешнего проводника коаксиала и поперечного сечения накопительного резонатора может превышать 0.5. Оценки можно произвести на основании критических длин волн соответствующих видов колебаний [И.В.Лебедев. Техника и приборы СВЧ, т.1, М.: Высш. школа, 1970, см. стр.78-93]. Поэтому накопительный резонатор и коаксиальный тройник целесообразно соединить коаксиальным рупором. Для этого первое плечо тройника выполняется в виде коаксиального рупора с внешним проводником с диаметром раскрыва, равным диаметру поперечного сечения накопительного резонатора, переходящим к диаметру внешнего проводника коаксиального тройника. Такие рупоры известны, и они не вызывают отражений [СВЧ энергетика. Под ред. Э.Окресса. М.: Мир, 1971. См. с.297-301].Under the condition that only the lowest TEM wave propagates in the coaxial tee, which is necessary for its operability, and in the storage cavity it is symmetric to the E 01 wave at λ <λ cr , the ratio of the diameters of the external coaxial conductor and the cross section of the storage resonator can exceed 0.5. Estimates can be made on the basis of critical wavelengths of the corresponding types of oscillations [I.V. Lebedev. Microwave equipment and devices, t.1, M .: Higher. School, 1970, see pp. 78-93]. Therefore, it is advisable to connect the storage resonator and the coaxial tee with a coaxial horn. For this, the first shoulder of the tee is made in the form of a coaxial horn with an external conductor with an aperture diameter equal to the cross-sectional diameter of the storage resonator, passing to the diameter of the outer conductor of the coaxial tee. Such horns are known, and they do not cause reflections [microwave energy. Ed. E.Okressa. M .: Mir, 1971. See p. 297-301].
В конце переходного процесса возбуждения зазор в закороченном втором плече пробивается, и электрическая длина второго плеча изменяется на π/4. Отраженная волна из второго плеча 6 складывается в фазе в выходном третьем плече коаксиального тройника 4 с волной, падающей из цилиндрического резонатора, и энергия электромагнитного поля резонатора 3 излучается в выходной тракт.At the end of the transient excitation process, the gap in the shorted second arm breaks, and the electric length of the second arm changes by π / 4. The reflected wave from the second arm 6 is added in phase in the output third arm of the coaxial tee 4 with the wave incident from the cylindrical resonator, and the electromagnetic field energy of the resonator 3 is radiated to the output path.
Усиление мощности поля в резонаторе при малой связи можно оценить как:The amplification of the field power in the resonator at low coupling can be estimated as:
M2=Q0/ωT,M 2 = Q 0 / ωT,
где Q0 - собственная добротность,where Q 0 - own figure of merit,
T - время двойного пробега волны вдоль резонатора,T is the double travel time of the wave along the resonator,
ω - круговая частота. Максимально достижимый коэффициент усиленияω is the circular frequency. Maximum achievable gain
где αT - затухание волны при двойном пробеге [Диденко А.Н., Юшков Ю.Г. Мощные СВЧ-импульсы наносекундной длительности. М.: Энергоатомиздат. 1984. 112 с., см. с.70-77].where α T - wave attenuation at double range [Didenko AN, Yushkov Yu.G. Powerful microwave pulses of nanosecond duration. M .: Energoatomizdat. 1984. 112 p., See p. 70-77].
Выполнение накопительного объема в виде полого цилиндрического резонатора 3 уменьшает потери по сравнению с конструкцией с коаксиальным резонатором. Расчеты, а также сведения из многочисленных справочников показывают, что, например, для частоты 1 ГГц потери бегущей волны E01 в цилиндрическом полом волноводе соответствующего поперечного сечения 1.69·10-4 1/м, затухание ТЕМ волны в коаксиальном тракте, удовлетворяющем условию одномодовости, 8.86·10-4 1/м. Очевидно выполнение накопительного цилиндрического резонатора 3 цилиндрическим при возбуждении в нем E01(m) вида колебаний, m - целое число вариаций поля вдоль оси симметрии цилиндра, согласно приведенным формулам увеличит коэффициент усиления резонатора по мощности по крайней мере в 4 раза по сравнению с конструкцией устройства прототипа коаксиальным резонатором.The implementation of the storage volume in the form of a hollow cylindrical resonator 3 reduces losses compared with the design with a coaxial resonator. Calculations, as well as information from numerous reference books, show that, for example, for a frequency of 1 GHz, the traveling wave loss E 01 in a cylindrical hollow waveguide of the corresponding cross section 1.69 · 10 -4 1 / m, the TEM wave attenuation in a coaxial path satisfying the single-mode condition, 8.86 · 10 -4 1 / m. It is obvious that the storage cylindrical resonator 3 is cylindrical when the oscillation type E 01 (m) is excited in it, m is an integer number of field variations along the axis of symmetry of the cylinder, according to the above formulas, the power gain of the resonator will increase by at least 4 times compared with the design of the device prototype coaxial resonator.
Увеличение коэффициента усиления при сохранении параметров возбуждающего импульса означает и увеличение коэффициента полезного действия, определяемого какAn increase in the gain while maintaining the parameters of the exciting pulse also means an increase in the efficiency, defined as
где A - коэффициент усиления,where A is the gain,
PГ - мощность импульса возбуждения генератора 1(Г),P G - excitation pulse power of the generator 1 (G),
t - длительность выходного импульса,t is the duration of the output pulse,
W - энергия импульса возбуждения генератора 1(Г).W is the energy of the excitation pulse of the generator 1 (G).
Сравнение приведем также на примере конкретного исполнения. Для частоты 1 ГГц (λ=30 см) λкр>30 см. Диаметр D=280 мм полого цилиндрического резонатора 3 позволяет удовлетворить этому условиюA comparison is also given on the example of a specific design. For a frequency of 1 GHz (λ = 30 cm), λcr > 30 cm. The diameter D = 280 mm of the hollow cylindrical resonator 3 allows this condition to be satisfied.
λкр(E01)=2.26R≈36.7 см.λ cr (E 01 ) = 2.26R≈36.7 cm.
λв(E01)≈52 см.λ in (E 01 ) ≈52 cm.
Выберем для резонатора 3 n=3, т.е. общая длина резонирующего объема с учетом длины входного плеча тройника составит L=170 см. Постоянная потерь для двойного пробега αT для данного устройства составляет 8.6·10-4 и коэффициент усиления при формировании импульса ≈12 нс с учетом потерь в коаксиальном тройнике 4 составит M2=580. В конструкции необходимо учесть следующее. Внешний диаметр коаксиалов тройника должен позволять распространяться только TEM волне. Значение диаметра Dк=90 мм удовлетворяет этому условию. Соотношение внешнего и внутреннего диаметра Dк/dк можно выбрать равным 3, при котором потери близки к минимальным. Поэтому первое входное плечо тройника 3 должно быть выполнено в виде коаксиального рупора с внешним входным диаметром, равным диаметру накопительного резонатора, т.е. 280 мм, и выходным внешним диаметром 90 мм.We choose for the resonator 3 n = 3, i.e. the total length of the resonating volume, taking into account the length of the input arm of the tee, will be L = 170 cm. The loss constant for the double range α T for this device is 8.6 · 10 -4 and the gain during pulse formation ≈12 ns, taking into account the losses in coaxial tee 4, will be M 2 = 580. The following must be considered in the design. The outer diameter of the tee coaxials should allow only the TEM wave to propagate. The value of the diameter D to = 90 mm satisfies this condition. The ratio of the outer and inner diameters D to / d to can be chosen equal to 3, at which the losses are close to minimal. Therefore, the first input arm of tee 3 should be made in the form of a coaxial horn with an external input diameter equal to the diameter of the storage resonator, i.e. 280 mm, and an output outer diameter of 90 mm.
Длина накопительного цилиндрического резонатора 3 составит 3·52 см=156 см. Длина рупора ≈10.5 см в входным диаметром 280 мм и выходным 90 мм. При этом общая длина входного первого плеча 5 тройника 4 (длина центрального проводника) составляет ≈15 см. Расчетные значения собственной добротности Q0=20654 и коэффициента усиления M2=580.The length of the cylindrical storage cavity 3 will be 3 · 52 cm = 156 cm. The length of the horn is ≈10.5 cm in the inlet diameter of 280 mm and the outlet 90 mm. In this case, the total length of the input first shoulder 5 of the tee 4 (the length of the central conductor) is ≈15 cm. The calculated values of the intrinsic Q factor Q 0 = 20654 and the gain factor M 2 = 580.
Устройство-прототип с аналогичными параметрами имеет в своем составе коаксиальный резонатор длиной 170 см и выходной тройник. Соотношение диаметров поперечного сечения составляет Dк/dк=90 мм/30 мм. Постоянная потерь при двойном пробеге вдоль резонатора составляет αT=2·1·7 (м)·α=3·10-3. Соответствующие значения собственной добротности и коэффициента усиления составят Q0=5900 и M2=166.A prototype device with similar parameters incorporates a 170 cm long coaxial resonator and an output tee. The ratio of the diameters of the cross section is D to / d to = 90 mm / 30 mm The loss constant for double path along the resonator is α T = 2 · 1 · 7 (m) · α = 3 · 10 -3 . The corresponding values of intrinsic Q-factor and gain will be Q 0 = 5900 and M 2 = 166.
В расчетах не учитывались потери в торцевой стенке и потери в разряде при переключении, которые имеют одинаковые значения как для прототипа, так и для заявляемого устройства. Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает коэффициент усиления, в 3.5 раза больший, чем устройство-прототип.The calculations did not take into account losses in the end wall and losses in the discharge during switching, which have the same values for both the prototype and the inventive device. Thus, the claimed device provides a gain of 3.5 times greater than the prototype device.
Claims (1)
где n - целое число,
λ - длина волны,
λкр=2.62R - критическая длина волны,
R - радиус поперечного сечения резонатора,
а первое плечо выполнено в виде коаксиального рупора с диаметрами поперечного сечения внешнего проводника, равными диаметрам поперечного сечения накопительного резонатора и внешнего коаксиального тройника. A microwave pulse compressor containing a microwave generator connected to a storage resonator, a coaxial tee, to the first arm of which a storage resonator is connected, in the second short-circuited arm there is a switch made in the form of a gap in the central conductor, the third arm is the output of the microwave compressor, the resonator is made hollow, cylindrical, length λ in · n / 2,
where n is an integer
λ is the wavelength
λ cr = 2.62R is the critical wavelength,
R is the radius of the cross section of the resonator,
and the first arm is made in the form of a coaxial horn with diameters of the cross section of the external conductor equal to the diameters of the cross section of the storage resonator and the external coaxial tee.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011100191/07A RU2451390C1 (en) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Compressor of microwave pulses |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011100191/07A RU2451390C1 (en) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Compressor of microwave pulses |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2451390C1 true RU2451390C1 (en) | 2012-05-20 |
Family
ID=46230903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011100191/07A RU2451390C1 (en) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Compressor of microwave pulses |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2451390C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB900229A (en) * | 1958-12-15 | 1962-07-04 | Ibm | Microwave resonant elements |
| US4054875A (en) * | 1975-01-22 | 1977-10-18 | Thomson-Csf | Microwave circuit for operating on microwave radiations |
| US6255918B1 (en) * | 1999-04-01 | 2001-07-03 | Verticom, Inc. | Microwave ferrite resonator mounting structure having reduced mechanical vibration sensitivity |
| RU2328062C1 (en) * | 2006-10-02 | 2008-06-27 | Федеральное государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт ядерной физики" | Interference switch of resonance microwave-compressor |
| RU89285U1 (en) * | 2009-07-13 | 2009-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" | RESONANCE MICROWAVE COMPRESSOR |
| RU94062U1 (en) * | 2009-12-30 | 2010-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" | RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR |
-
2011
- 2011-01-11 RU RU2011100191/07A patent/RU2451390C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB900229A (en) * | 1958-12-15 | 1962-07-04 | Ibm | Microwave resonant elements |
| US4054875A (en) * | 1975-01-22 | 1977-10-18 | Thomson-Csf | Microwave circuit for operating on microwave radiations |
| US6255918B1 (en) * | 1999-04-01 | 2001-07-03 | Verticom, Inc. | Microwave ferrite resonator mounting structure having reduced mechanical vibration sensitivity |
| RU2328062C1 (en) * | 2006-10-02 | 2008-06-27 | Федеральное государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт ядерной физики" | Interference switch of resonance microwave-compressor |
| RU89285U1 (en) * | 2009-07-13 | 2009-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" | RESONANCE MICROWAVE COMPRESSOR |
| RU94062U1 (en) * | 2009-12-30 | 2010-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" | RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU94062U1 (en) | RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR | |
| US7551042B1 (en) | Microwave pulse compressor using switched oversized waveguide resonator | |
| Bondarenko et al. | Forming the powerful microwave pulses using resonator storage | |
| Vikharev et al. | High power active X-band pulse compressor using plasma switches | |
| RU2451390C1 (en) | Compressor of microwave pulses | |
| US8674784B2 (en) | Microwave pulse compressor using switched oversized waveguide resonator | |
| RU2293404C1 (en) | Microwave-pulse time compression device | |
| CN115249603A (en) | U-shaped microwave pulse compression device applied to magnetron | |
| US9933374B2 (en) | Device for measuring the quality factor of a cavity, in particular a superconducting cavity perturbed by resonant electron discharges | |
| RU140975U1 (en) | RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR | |
| RU2501129C1 (en) | Resonant microwave compressor | |
| RU2604107C1 (en) | Resonant microwave compressor | |
| RU86062U1 (en) | PULSE SHAPER | |
| RU137158U1 (en) | INTERFERENCE SWITCH OF RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR | |
| RU83375U1 (en) | PULSE SHAPER | |
| RU137159U1 (en) | INTERFERENCE SWITCH OF RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR | |
| RU140527U1 (en) | INTERFERENCE SWITCH OF RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR | |
| RU2596865C1 (en) | Resonant microwave compressor | |
| RU56651U1 (en) | SHF-PULSE SHAPER WITH POST-PULSE RADIATION RADIATION CELL FOR NANOSECOND RADAR | |
| RU141773U1 (en) | RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR | |
| RU2573223C2 (en) | Device for generating nano and sub-nanosecond microwave pulses | |
| RU109923U1 (en) | INTERFERENCE SWITCH | |
| RU2166229C1 (en) | Nanosecond microwave pulse generator | |
| Baum | Compression of sinusoidal pulses for high-power microwaves | |
| Vikharev et al. | Active compression of RF pulses |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130112 |