RU2501129C1 - Resonant microwave compressor - Google Patents
Resonant microwave compressor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2501129C1 RU2501129C1 RU2012144011/08A RU2012144011A RU2501129C1 RU 2501129 C1 RU2501129 C1 RU 2501129C1 RU 2012144011/08 A RU2012144011/08 A RU 2012144011/08A RU 2012144011 A RU2012144011 A RU 2012144011A RU 2501129 C1 RU2501129 C1 RU 2501129C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonator
- waveguide
- output
- short
- storage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для формирования мощных СВЧ-импульсов наносекундной длительности.The invention relates to the field of radio engineering and can be used to generate powerful microwave pulses of nanosecond duration.
Известен ряд оригинальных конструкций резонансных СВЧ-компрессоров, работающих на основе накопления и быстрого вывода СВЧ-энергии в резонансном объеме [А.Н.Диденко, Ю.Г.Юшков. Мощные СВЧ-импульсы наносекундной длительности. - М.: Энергоатомиздат, 1984, с.112]. Наиболее распространенными среди них являются компрессоры, накопительный объем которых выполнен из одномодового прямоугольного либо круглого волновода, а устройство вывода организовано в виде интерференционного переключателя на основе Т-образного волноводного Н-тройника [Августинович В.А., Артеменко С.Н., Юшков Ю.Г. RU патент №2328062, публ. 27.06.2008; В.А.Августинович, С.Н.Артеменко, В.Ф.Дьяченко, В.Л.Каминский, С.А.Новиков, Ю.Г.Юшков. Исследование переключателя СВЧ-компрессора с коммутацией в круглом волноводе. ПТЭ, 2009, №4, с.106-109]. Одно из прямых плеч такого переключателя используется в качестве накопительного объема и имеет длину nλв/2, где n>>1, λв - длина волны в волноводе. Второе прямое либо боковое плечо выполняется полуволновым и ограничивается короткозамыкателем. В этом плече на расстоянии λв/4 от короткозамыкателя размещается СВЧ-коммутатор, соединенный с источником управляющих сигналов. Свободное плечо связывается с нагрузкой и через него осуществляется вывод энергии. Мощность резонансных СВЧ-компрессоров с выводом энергии через интерференционный переключатель определяется электрической прочностью коммутатора. В таких компрессорах коммутируемая мощность практически равна мощности бегущей волны резонатора, т.е. предельной мощности выходных импульсов компрессора. Например, в 10-см диапазоне длин волн этот уровень, обычно, не превышает 400-500 МВт. Из-за потерь при выводе он снижается до 250-300 МВт [RU патент №2387055, опубл. 20.04.2010].A number of original designs of resonant microwave compressors are known that operate on the basis of the accumulation and fast output of microwave energy in a resonant volume [A.N. Didenko, Yu.G. Yushkov. Powerful microwave pulses of nanosecond duration. - M .: Energoatomizdat, 1984, p.112]. The most common among them are compressors, the storage volume of which is made of a single-mode rectangular or circular waveguide, and the output device is organized in the form of an interference switch based on a T-shaped waveguide N-tee [Augustinovich VA, Artemenko SN, Yushkov Yu .G. RU patent No. 2328062, publ. 06/27/2008; V.A. Avgustinovich, S.N. Artemenko, V.F. Dyachenko, V.L.Kaminsky, S.A. Novikov, Yu.G. Yushkov. Study of a switch of a microwave compressor with switching in a circular waveguide. PTE, 2009, No. 4, pp. 106-109]. One of the straight arms of such a switch is used as the storage volume and has a length nλ in / 2, where n >> 1, λ in is the wavelength in the waveguide. The second straight or lateral shoulder is half-wave and is limited by a short circuit. A microwave switch connected to a source of control signals is located in this arm at a distance of λ in / 4 from the short circuit. The free shoulder is associated with the load and through it the output of energy is carried out. The power of resonant microwave compressors with energy output through an interference switch is determined by the electrical strength of the switch. In such compressors, the switched power is almost equal to the power of the traveling cavity of the resonator, i.e. ultimate power of the compressor output pulses. For example, in the 10 cm wavelength range, this level usually does not exceed 400-500 MW. Due to losses during the withdrawal, it decreases to 250-300 MW [RU patent No. 2387055, publ. 04/20/2010].
С целью увеличения мощности импульсов при неизменном уровне коммутируемой мощности в [R.A.Alvarez, D.P.Byrne, R.M.Johnson. Prepulse suppression in microwave pulse-compression cavities. Review Scientific Instruments, v.57, №10, p.2475-2480] предложен СВЧ-компрессор с симметричным накопительным резонатором и устройством ввода-вывода энергии на основе двойного волноводного тройника. Ввод энергии осуществляется через элемент ввода в Е-плоскости тройника, а вывод - через элемент вывода на основе тройника в Н-плоскости. В одном из плеч резонатора, на расстоянии четверти длины волны в волноводе от короткозамыкателя плеча, располагается СВЧ-коммутатор. Такое исполнение устройства позволяет выводить энергию одновременно из обоих плеч через один общий выходной волновод. Теоретически, в случае коммутации без потерь, одновременный вывод может обеспечить двукратное повышение мощности выходных импульсов по сравнению с мощностью бегущей волны резонатора при двукратном укорочении импульсов по сравнению с временем двойного пробега волны вдоль резонатора. Поэтому мощность импульсов компрессора с симметричным резонатором, например, в 10-см диапазоне, в принципе, может быть увеличена до 500-600 МВт.In order to increase the power of pulses at a constant level of switched power in [R.A. Alvarez, D.P. Byrne, R.M. Johnson. Prepulse suppression in microwave pulse-compression cavities. Review Scientific Instruments, v.57, No. 10, p.2475-2480] proposed microwave compressor with a symmetrical storage resonator and a device for input-output energy based on a double waveguide tee. The input of energy is carried out through the input element in the E-plane of the tee, and the conclusion is through the output element based on the tee in the H-plane. In one of the resonator arms, at a quarter of the wavelength in the waveguide from the arm short circuit, there is a microwave switch. This embodiment of the device allows you to output energy simultaneously from both shoulders through one common output waveguide. Theoretically, in the case of lossless switching, simultaneous output can provide a twofold increase in the power of the output pulses in comparison with the power of the traveling wave of the resonator with a twofold shortening of the pulses compared to the double travel time of the wave along the resonator. Therefore, the pulse power of a compressor with a symmetric resonator, for example, in the 10 cm range, in principle, can be increased to 500-600 MW.
Известен также СВЧ-компрессор с выводом энергии из двух идентичных накопительных резонаторов через интерференционный переключатель в виде волноводного моста, который собран на основе двух Н-тройников с общим боковым плечом и расположенным в этом плече СВЧ-коммутатором [Августинович В.А., Артеменко С.Н., С.А.Новиков. Волноводный мост как элемент вывода энергии резонансного СВЧ-компрессора. Изв. ВУЗов. Радиофизика. 2008, т.LI, №3, с.216-222]. Такое исполнение переключателя позволяет выводить энергию одновременно из обоих резонаторов через два выхода моста и, используя Н-тройник как суммирующее устройство, суммировать импульсы этих выходов в боковом плече тройника как общем выходном волноводе. Кроме того, при согласованных со стороны бокового плеча тройниках такой переключатель допускает двукратное повышение мощности бегущей волны накопительного резонатора по сравнению с симметричной системой [R.A.Alvarez, D.P.Byrne, R.M.Johnson. Prepulse suppression in microwave pulse-compression cavities. Review Scientific Instruments, v.57, №10, p.2475-2480]. Энергия в резонаторы подается через делящее устройство в виде волноводного Е- либо Н-тройника. В качестве суммирующего устройства используется также Е- либо Н-тройник, в прямые плечи которого подводятся суммируемые импульсы, а боковое плечо служит общим выходом. Поскольку переключение резонаторов в режим вывода осуществляется одним коммутатором, то суммируемые импульсы синхронны и синфазны. В случае коммутации без потерь одновременный вывод из двух резонаторов может обеспечить двукратное повышение мощности выходных импульсов по сравнению с мощностью бегущей волны каждого из резонаторов и четырехкратное по сравнению с мощностью волны в симметричной системе [R.A.Alvarez, D.P.Byrne, R.M.Johnson. Prepulse suppression in microwave pulse-compression cavities. Review Scientific Instruments, v.57, №10, p.2475-2480]. Поэтому теоретически мощность импульсов такого компрессора, например, в 10-см диапазоне, в принципе, может быть увеличена до 0,8-1 ГВт.Also known is a microwave compressor with the output of energy from two identical storage resonators through an interference switch in the form of a waveguide bridge, which is assembled on the basis of two H-tees with a common side arm and a microwave switch located in this arm [Augustinovich V.A., Artemenko S .N., S.A. Novikov. Waveguide bridge as an element of energy output of a resonant microwave compressor. Izv. Universities. Radiophysics. 2008, vol. LI, No. 3, pp. 216-222]. This design of the switch allows you to output energy simultaneously from both resonators through two outputs of the bridge and, using the H-tee as a summing device, to sum the pulses of these outputs in the side arm of the tee as a common output waveguide. In addition, with tees matched from the side of the lateral shoulder, such a switch allows a twofold increase in the power of the traveling wave of the storage resonator in comparison with the symmetric system [R.A. Alvarez, D.P. Byrne, R.M. Johnson. Prepulse suppression in microwave pulse-compression cavities. Review Scientific Instruments, v. 57, No. 10, p. 2475-2480]. Energy is supplied to the resonators through a fission device in the form of a waveguide E or H tee. An E- or H-tee is also used as a summing device, in the direct arms of which summable pulses are fed, and the lateral shoulder serves as a common output. Since the switching of the resonators to the output mode is carried out by a single switch, the summed pulses are synchronous and in-phase. In the case of lossless switching, the simultaneous output from two resonators can provide a twofold increase in the output pulse power compared to the traveling wave power of each of the resonators and a four-fold increase compared to the wave power in a symmetric system [R.A. Alvarez, D.P. Byrne, R.M. Johnson. Prepulse suppression in microwave pulse-compression cavities. Review Scientific Instruments, v. 57, No. 10, p. 2475-2480]. Therefore, theoretically, the pulse power of such a compressor, for example, in the 10 cm range, in principle, can be increased to 0.8-1 GW.
Известен компрессор с симметричным одномодовым накопительным резонатором длиной, кратной нечетному числу полуволн в волноводе [RU патент №2440647, опубл. 20.01.2012]. При этом устройство ввода энергии выполнено со стороны бокового плеча Н-тройника, расположенного по центру резонатора. Устройство вывода организовано на основе двух Н-тройников, включенных симметрично в короткозамкнутые плечи резонатора на расстоянии nλв/2 от соответствующего короткозамыкателя. Кроме того, к боковым (выходным) плечам тройников симметрично прямыми плечами подсоединен выходной суммирующий Н-тройник, а СВЧ-коммутатор с газонаполненной трубкой размещен в центре резонатора. По сути, накопительный резонатор компрессора разделен на четыре практически равные части, из которых вывод энергии осуществляется одновременно. Такая конструкция компрессора теоретически позволяет получать на выходе устройства импульсы, мощность которых четырехкратно превышает мощность бегущей волны резонатора. По технической сущности такой компрессор наиболее близок к предлагаемому устройству и взят за прототип.A known compressor with a symmetric single-mode storage resonator with a length multiple of an odd number of half-waves in a waveguide [RU patent No. 2440647, publ. 01/20/2012]. In this case, the energy input device is made from the side of the lateral shoulder of the H-tee located in the center of the resonator. The output device is organized on the basis of two H-tees connected symmetrically to the short-circuited arms of the resonator at a distance of nλ in / 2 from the corresponding short-circuit. In addition, an output summing H-tee is connected to the lateral (output) shoulders of the tees with symmetrically straight shoulders, and a microwave switch with a gas-filled tube is located in the center of the resonator. In fact, the compressor storage cavity is divided into four almost equal parts, from which energy is output simultaneously. Such a compressor design theoretically allows receiving pulses at the device output, the power of which is four times higher than the power of the traveling cavity of the resonator. By technical nature, such a compressor is closest to the proposed device and is taken as a prototype.
Задачей изобретения является создание СВЧ-компрессора, обеспечивающего повышение рабочей мощности.The objective of the invention is the creation of a microwave compressor, providing increased operating power.
Технический результат заключается в увеличении мощности выходных сигналов компрессора за счет увеличения объема накопительного резонатора и количества каналов вывода энергии.The technical result consists in increasing the output power of the compressor by increasing the volume of the storage resonator and the number of energy output channels.
Указанный результат достигается тем, что в резонансном СВЧ-компрессоре, содержащем, как и прототип, накопительный резонатор, ограниченный короткозамыкателями, СВЧ-коммутатор с газоразрядной трубкой, устройство ввода энергии и устройство вывода энергии на основе Н-тройников, включенных симметрично в короткозамкнутые плечи накопительного резонатора, к выходным плечам Н-тройников элемента вывода подсоединено суммирующее устройство с выходным волноводом, в отличие от прототипа, накопительный резонатор выполнен в виде двух идентичных ортогональных короткозамкнутых волноводных секций, лежащих в одной плоскости, которые в их центральной части объединены в единую резонансную систему через окна связи в цилиндрической стенке встроенного резонатора, газоразрядная трубка СВЧ-коммутатора расположена в центре встроенного резонатора и ориентирована под углом ±45° к волноводным секциям, а устройство ввода выполнено в виде прямоугольного волноводного отрезка, подсоединено к одной из торцовых стенок встроенного резонатора соосно с ним и узкие стенки отрезка ориентированы параллельно газоразрядной трубке, устройство вывода выполнено в виде четырех Н-тройников, встроенных в волноводные секции накопительного резонатора на расстоянии 0,25l - 0,5R=nλв/2 от ближайшего короткозамыкателя, устройство вывода выполнено в виде четырех Н-тройников, расположенных от ближайшего короткозамыкателя волноводных секций на расстоянии, равномThis result is achieved by the fact that in a resonant microwave compressor containing, like the prototype, a storage resonator limited by short circuits, a microwave switch with a gas discharge tube, an energy input device and an energy output device based on H-tees included symmetrically in the short-circuited shoulders of the storage resonator, a summing device with an output waveguide is connected to the output arms of the N-tees of the output element, in contrast to the prototype, the storage resonator is made in the form of two identical ogonal short-circuited waveguide sections lying in one plane, which in their central part are combined into a single resonant system through communication windows in the cylindrical wall of the built-in resonator, the gas discharge tube of the microwave switch is located in the center of the built-in resonator and is oriented at an angle of ± 45 ° to the waveguide sections, and the input device is made in the form of a rectangular waveguide segment, connected to one of the end walls of the built-in resonator coaxially with it, and the narrow walls of the segment are oriented parallel In particular, a gas discharge tube, the output device is made in the form of four H-tees embedded in the waveguide sections of the storage resonator at a distance of 0.25l - 0.5R = nλ in / 2 from the nearest short circuit, the output device is made in the form of four H-tees located from the closest short circuit of the waveguide sections at a distance equal to
0,25l - 0,5R=nλв/2,0,25l - 0,5R = nλ B / 2,
где l - длина волноводной секции накопительного резонатора;where l is the length of the waveguide section of the storage resonator;
R - радиус встроенного резонатора;R is the radius of the built-in resonator;
n - целое число от 2 до ~10;n is an integer from 2 to ~ 10;
λв - длина волны в волноводных секциях,λ in - wavelength in the waveguide sections,
а выходами накопительного резонатора, к которым подсоединено суммирующее устройство, являются однонаправленные боковые плечи Н-тройников, ортогональные плоскости, в которой расположены волноводные секции накопительного резонатора.and the outputs of the storage resonator, to which the summing device is connected, are the unidirectional lateral shoulders of the H-tees, orthogonal to the plane in which the waveguide sections of the storage resonator are located.
На Фиг.1, 2 приведена схема предлагаемого СВЧ-компрессора. Компрессор представляет собой накопительный резонатор в виде двух ортогональных волноводных секций 1 длиной l, объединенных через окна связи в цилиндрической стенке встроенного цилиндрического резонатора 2 с СВЧ-коммутатором и устройством ввода энергии 4. Газоразрядная трубка 3 СВЧ-коммутатора ориентирована под углом ±45° к волноводным секциям 1. Устройство ввода энергии 4 выполнено в виде прямоугольного волноводного отрезка и подсоединено к одной из торцовых стенок встроенного резонатора 2, соосно с ним, а узкие стенки отрезка 4 ориентированы параллельно газоразрядной трубке 3. Встроенный резонатор 2 имеет диаметр 2R и длину L, сопоставимую с максимальным поперечным размером d волновода секций 1, и работает на Н111 виде колебаний, а его рабочая частота выбрана равной частоте накопительного резонатора. Устройство вывода энергии состоит из четырех Н-тройников 5, прямыми плечами включенных в волноводные секции 1 накопительного резонатора на одинаковом расстоянии от соответствующего короткозамыкателя 6, равном 0,25l-0,5R=nλв/2. Н-тройники 5 включены так, что их боковые плечи ортогональны плоскости, в которой расположены волноводные секции 1 накопительного резонатора и ориентированы в одном направлении. К боковым плечам Н-тройников 5 подсоединены входные волноводы 7 суммирующего устройства, с прямоугольными входными волноводами 7 и выходным круглым волноводом 8, который является выходом компрессора.Figure 1, 2 shows a diagram of the proposed microwave compressor. The compressor is a storage resonator in the form of two orthogonal waveguide sections 1 of length l, connected through communication windows in the cylindrical wall of the built-in
Предлагаемый СВЧ-компрессор работает следующим образом. В накопительном резонаторе, организованном на основе двух ортогональных волноводных секций 1, через устройство ввода энергии 4 накапливается СВЧ-энергия. При этом волноводный отрезок устройства ввода ориентирован под углом 45° по отношению к секциям 1 накопительного резонатора, а в проходном цилиндрическом резонаторе 2, через который идет накопление энергии, возбуждается Н111 вид колебаний. Возбуждение этого вида обусловлено соответствующим выбором диаметра и высоты проходного резонатора. Плоскость поляризации Р-Р рабочего вида колебаний этого резонатора при отмеченной ориентации волноводного отрезка устройства ввода лежит в плоскости симметрии накопительной системы компрессора, ориентированной под углом 45° относительно волноводных секций накопительной системы. Это обеспечивает равномерное распределение энергии по волноводным секциям накопительной системы. Этому же способствует идентичное исполнение окон связи секций с проходным резонатором, которые выполнены в полное сечение волноводов секций. При этом Н-тройники устройства вывода включены в волноводные секции резонатора 1 симметрично между проходным резонатором 2 и короткозамыкателями 6 секций, поэтому при четном числе вариант поля в половине волноводной секции боковое плечо каждого Н-тройника оказывается в узле стоячей волны. В силу этого излучение в нагрузку в режиме накопления практически отсутствует. После завершения процесса накопления в проходном резонаторе 2 включается быстродействующий СВЧ-коммутатор 3. Это приводит к быстрому изменению резонансной частоты проходного резонатора и инверсии фазы волн, отраженных от этого резонатора. В результате в плоскости симметрии Н-тройников 5, т.е. в месте расположения бокового плеча тройников, устанавливается пучность стоячей волны и начинается излучение волны в нагрузку. Таким образом, тройники открываются и начинается процесс вывода энергии. Энергия в каждый тройник выводится в течение четвертой части времени двойного пробега волны вдоль каждой из двух волноводных секций резонатора. Далее энергия поступает в суммирующее устройство и выводится в нагрузку с восьмикратным увеличением мощности по сравнению с мощностью бегущей волны резонансной накопительной системы. Восьмикратное увеличение мощности выходного импульса по сравнению с мощностью бегущей волны накопительного резонатора достигается за счет восьмикратного уменьшения длительности выходного импульса по сравнению с временем двойного пробега рабочей волны вдоль двух волноводных секций накопительного резонатора. Повышение рабочей мощности обеспечивается увеличением накопленной энергии из-за увеличения объема накопительной резонансной системы при фиксированном уровне коммутируемой мощности. При фиксированной мощности входных импульсов увеличение объема накопительной резонансной системы приводит к понижению напряженности поля в резонаторе и, соответственно, к повышению стабильности параметров выходных импульсов компрессора.The proposed microwave compressor operates as follows. In the storage resonator, organized on the basis of two orthogonal waveguide sections 1, microwave energy is accumulated through the energy input device 4. In this case, the waveguide segment of the input device is oriented at an angle of 45 ° with respect to sections 1 of the storage resonator, and in the
В качестве примера конкретного исполнения предлагаемого устройства рассмотрим результаты исследования СВЧ-компрессора 3-см диапазона длин волн. В экспериментах для накопления энергии использовалась резонансная накопительная система, организованная в виде двух ортогонально пересекающихся прямоугольных волноводных секций сечением 23×10 мм2 и длиной 90.8 см каждая. В центральную часть системы был включен цилиндрический проходной резонатор диаметром 26 мм и высотой 23 мм. Окна связи секций прямоугольного волновода с цилиндрическим проходным резонатором были выполнены в полное сечение волновода секций, т.е. с размерами 23×10 мм2. При этом волноводные секции резонатора работали на виде колебаний Н10(40), а проходной резонатор на виде Н111. Возбуждение такой резонансной системы осуществлялось через окно связи по центру одной из торцовых стенок проходного резонатора. Причем входной прямоугольный волноводный отрезок был ориентирован под углом 45° по отношению к волноводным секциям резонатора. Измеренная добротность системы на частоте 9.28 ГГц равнялась 9.1×103. При такой добротности расчетный коэффициент усиления системы составляет около 9.5 дБ. Это означает, что в случае вывода энергии без потерь на выходе компрессора можно получать импульсы длительностью порядка 2.1 нс и усилением около 18.5 дБ. Экспериментально по каждому из выходов был получен коэффициент усиления около 7.5 дБ. Усиление суммарного импульса достигало 16.5 дБ. Поэтому при мощности входных импульсов 50 кВт мощность выходных импульсов компрессора превышала 2 МВт. Переключение системы из режима накопления в режим вывода осуществлялось СВЧ-коммутатором тригатронного типа, разрядник подсветки которого располагался в центре торцовой стенки проходного резонатора. В этом месте в объеме проходного резонатора находится максимум электрической составляющей поля Н111 рабочего вида колебаний проходного резонатора. Коммутатор представлял собой кварцевую трубку с внутренним диаметром 3 мм и наружным 5 мм. Трубка располагалась в плоскости поляризации рабочей моды резонатора, ортогональной торцовым стенкам цилиндра и широкой стенке волноводного отрезка устройства ввода. Разряд в трубке происходил в аргоне либо на воздухе при атмосферном давлении. Резонаторы системы работали на воздухе при атмосферном давлении. В принципе, система функционировала идентично компрессору с выводом энергии через интерференционный переключатель на основе Н-тройника. Наиболее эффективно она работала при коммутации в чистом аргоне. Суммирование импульсов в турникетном соединении приводило к некоторому увеличению длительности импульсов и незначительному снижению усиления. Так как управление выводом осуществлялось одним СВЧ-коммутатором, то это исключало проблемы с суммированием. Повышение мощности по сравнению с прототипом составляет двукратное значение и обусловлено возможностью двукратного увеличения накопленной энергии в системе при фиксированном уровне коммутируемой мощности. По сравнению с мощностью бегущей волны резонансной накопительной системы возможное повышение составляет восьмикратное значение.As an example of a specific implementation of the proposed device, we consider the results of a study of a microwave compressor of a 3-cm wavelength range. In the experiments for energy storage, a resonant storage system was used, organized in the form of two orthogonally intersecting rectangular waveguide sections with a section of 23 × 10 mm 2 and a length of 90.8 cm each. A cylindrical feed-through resonator with a diameter of 26 mm and a height of 23 mm was included in the central part of the system. The communication windows of the sections of a rectangular waveguide with a cylindrical pass-through resonator were made into a full section of the sections waveguide, i.e. with dimensions 23 × 10 mm 2 . In this case, the waveguide sections of the resonator operated in the form of H 10 (40) oscillations, and the through resonator in the form of H 111 . The excitation of such a resonant system was carried out through a communication window in the center of one of the end walls of the passage resonator. Moreover, the input rectangular waveguide segment was oriented at an angle of 45 ° with respect to the waveguide sections of the resonator. The measured quality factor of the system at a frequency of 9.28 GHz was 9.1 × 10 3 . With this quality factor, the calculated system gain is about 9.5 dB. This means that in the case of energy output without loss at the compressor output, pulses with a duration of the order of 2.1 ns and a gain of about 18.5 dB can be obtained. Experimentally, a gain of about 7.5 dB was obtained for each of the outputs. The gain of the total pulse reached 16.5 dB. Therefore, with an input pulse power of 50 kW, the compressor output pulse power exceeded 2 MW. The system was switched from the accumulation mode to the output mode by a trigatron type microwave switch, the backlight of which was located in the center of the end wall of the passage cavity. At this point, in the volume of the passage cavity, there is a maximum of the electric component of the field H 111 of the working form of the oscillations of the passage cavity. The switch was a quartz tube with an inner diameter of 3 mm and an outer 5 mm. The tube was located in the plane of polarization of the working mode of the resonator, orthogonal to the end walls of the cylinder and the wide wall of the waveguide segment of the input device. The discharge in the tube occurred in argon or in air at atmospheric pressure. Resonators of the system worked in air at atmospheric pressure. In principle, the system functioned identically to a compressor with energy output through an H-tee interference switch. It worked most efficiently when switching in pure argon. The summation of the pulses in the turnstile connection led to a slight increase in the pulse duration and a slight decrease in gain. Since the output was controlled by a single microwave switch, this eliminated the problems of summation. The increase in power compared to the prototype is twofold and is due to the possibility of a twofold increase in the stored energy in the system at a fixed level of switched power. Compared to the traveling wave power of the resonant storage system, the possible increase is eight times.
Claims (1)
0,25l - 0,5R=nλв/2,
где l - длина волноводной секции накопительного резонатора;
R - радиус встроенного резонатора;
n - целое число от 2 до ~10;
λв - длина волны в волноводных секциях,
а выходами накопительного резонатора, к которым подсоединено суммирующее устройство, являются однонаправленные боковые плечи Н-тройников, ортогональные плоскости, в которой расположены волноводные секции накопительного резонатора. A resonant microwave compressor containing a storage cavity limited by short circuits, a microwave switch with a gas discharge tube, an energy input device and an energy output device based on H-tees included symmetrically in the short-circuited shoulders of the storage resonator, a summing device is connected to the output arms of the N-tees of the output element device with an output waveguide, characterized in that the storage resonator is made in the form of two identical orthogonal short-circuited waveguide sections lying in about hydrochloric plane, which in their central part are combined into one resonance system through a communication window in a cylindrical wall built resonator discharge microwave switch tube is disposed in the center of the embedded cavity and oriented at ± 45 ° to the waveguide section, and the input device is configured as a rectangular the waveguide segment is connected to one of the end walls of the built-in resonator coaxially with it and the narrow walls of the segment are oriented parallel to the gas discharge tube, the output device is made in ide of four H-tees located from the nearest short circuit of the waveguide sections at a distance equal to
0,25l - 0,5R = nλ B / 2,
where l is the length of the waveguide section of the storage resonator;
R is the radius of the built-in resonator;
n is an integer from 2 to ~ 10;
λ in - wavelength in the waveguide sections,
and the outputs of the storage resonator, to which the summing device is connected, are the unidirectional lateral shoulders of the H-tees, orthogonal to the plane in which the waveguide sections of the storage resonator are located.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012144011/08A RU2501129C1 (en) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | Resonant microwave compressor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012144011/08A RU2501129C1 (en) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | Resonant microwave compressor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2501129C1 true RU2501129C1 (en) | 2013-12-10 |
Family
ID=49711171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012144011/08A RU2501129C1 (en) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | Resonant microwave compressor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2501129C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2604107C1 (en) * | 2015-08-04 | 2016-12-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Resonant microwave compressor |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2585830A1 (en) * | 2007-03-21 | 2008-09-21 | Stan Bleszynski | Microwave cavity load cell |
| RU89285U1 (en) * | 2009-07-13 | 2009-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" | RESONANCE MICROWAVE COMPRESSOR |
| DE102008041936A1 (en) * | 2008-09-10 | 2010-03-11 | Robert Bosch Gmbh | Sensor device for determining state variable of fluid, has resonator having housing, where determination device is provided for determining resonance frequency of resonator for determining state variable |
| RU94062U1 (en) * | 2009-12-30 | 2010-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" | RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR |
| RU108218U1 (en) * | 2011-04-13 | 2011-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | INTERFERENCE SWITCH OF RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR |
| RU2440647C1 (en) * | 2010-07-26 | 2012-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Resonant microwave compressor |
-
2012
- 2012-10-17 RU RU2012144011/08A patent/RU2501129C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2585830A1 (en) * | 2007-03-21 | 2008-09-21 | Stan Bleszynski | Microwave cavity load cell |
| DE102008041936A1 (en) * | 2008-09-10 | 2010-03-11 | Robert Bosch Gmbh | Sensor device for determining state variable of fluid, has resonator having housing, where determination device is provided for determining resonance frequency of resonator for determining state variable |
| 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 |
| RU2440647C1 (en) * | 2010-07-26 | 2012-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Resonant microwave compressor |
| RU108218U1 (en) * | 2011-04-13 | 2011-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | INTERFERENCE SWITCH OF RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2604107C1 (en) * | 2015-08-04 | 2016-12-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Resonant microwave compressor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU94062U1 (en) | RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR | |
| KR102616759B1 (en) | Generalized cylindrical cavity system for microwave rotation and impedance shifting by apertures in power supply waveguide | |
| RU2501129C1 (en) | Resonant microwave compressor | |
| US4494040A (en) | Radio frequency quadrupole resonator for linear accelerator | |
| JPH0832155A (en) | Exciting apparatus for multiple channel laser | |
| RU140975U1 (en) | RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR | |
| RU2440647C1 (en) | Resonant microwave compressor | |
| Vikharev et al. | High power active X-band pulse compressor using plasma switches | |
| Loghmannia et al. | A parametric amplifier slot antenna | |
| US8674784B2 (en) | Microwave pulse compressor using switched oversized waveguide resonator | |
| RU141773U1 (en) | RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR | |
| US3501734A (en) | Method and device for stabilization of the field distribution in drift tube linac | |
| RU2604107C1 (en) | Resonant microwave compressor | |
| RU2474012C1 (en) | Resonant microwave compressor | |
| JP4330994B2 (en) | Microwave applicator system | |
| RU2470420C1 (en) | Resonant microwave compressor with symmetrical resonator | |
| Ginzburg et al. | Experimental observation of mode competition and single-mode operation in JINR-IAP millimeter-wave FEM oscillator | |
| RU2573223C2 (en) | Device for generating nano and sub-nanosecond microwave pulses | |
| RU2515696C1 (en) | Interference switch for resonance microwave compressor | |
| RU2451390C1 (en) | Compressor of microwave pulses | |
| RU2596865C1 (en) | Resonant microwave compressor | |
| Bandurkin et al. | Terahertz Large-Orbit High-Harmonic Gyrotrons at IAP RAS Features | |
| RU2486641C1 (en) | Method of generating subnanosecond microwave pulses and apparatus for realising said method | |
| RU137159U1 (en) | INTERFERENCE SWITCH OF RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR | |
| RU2472260C1 (en) | Device for time compression of microwave energy pulses |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171018 |