RU2604107C1 - Resonant microwave compressor - Google Patents

Resonant microwave compressor Download PDF

Info

Publication number
RU2604107C1
RU2604107C1 RU2015132552/28A RU2015132552A RU2604107C1 RU 2604107 C1 RU2604107 C1 RU 2604107C1 RU 2015132552/28 A RU2015132552/28 A RU 2015132552/28A RU 2015132552 A RU2015132552 A RU 2015132552A RU 2604107 C1 RU2604107 C1 RU 2604107C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tee
sections
wave
resonator
length
Prior art date
Application number
RU2015132552/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Артёменко
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2015132552/28A priority Critical patent/RU2604107C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2604107C1 publication Critical patent/RU2604107C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00Resonators of the waveguide type

Landscapes

  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering and communications.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering. Feature of the disclosed resonant microwave compressor, is that resonator is made planar-volumetric in form of meander by wave guide section with length L0=Nλ/2 division to m identical sections with length L=kλ/2 each, where k=N/m is version number of working wave along section, k≈N1/2 and is comparable with number of sections m, and meander is formed by arrangement of sections in parallel in a row in one plane at equal distance between sections, sections ends are connected by identical H-tees located in same plane, each of which is made with quarter-wave short-circuited right arm and half-wave other arms, wherein next H-tee-piece free direct arm is connected to previous section free end and following H-tee lateral arm is connected to said H-tee lateral arm, and next section free end is connected to next H-tee free forward arm.
EFFECT: enabling resonant UHF compressor compact design.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для формирования мощных наносекундных СВЧ импульсов средней длительности с огибающей, близкой к прямоугольной.The invention relates to the field of radio engineering and can be used to form powerful nanosecond microwave pulses of medium duration with an envelope close to rectangular.

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 в виде линейного объемного резонатора из регулярного одномодового прямоугольного либо круглого волновода, а устройство вывода организовано в виде интерференционного СВЧ 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 nλB/2, где n>>1, λB - длина волны в волноводе. Второе прямое либо боковое плечо выполняется полуволновым и ограничивается короткозамыкателем. В этом плече на расстоянии λB/4 от короткозамыкателя размещается СВЧ коммутатор. Свободное плечо связывается с нагрузкой и через это плечо осуществляется вывод энергии. Длительность Т выходных импульсов таких компрессоров определяется длиной L резонатора, а также групповой скоростью v рабочей волны вдоль резонатора, равна отношению 2L/v. Из этого выражения следует, что для формирования достаточно длинных наносекундных СВЧ импульсов (от нескольких десятков до ста наносекунд) такие компрессоры требуют применения достаточно длинных накопительных резонаторов. При обычной, для одномодовых волноводов, групповой скорости порядка 0,7 скорости света время пробега волновода длиной 1 м составляет ~10 нс. Поэтому формирование наносекундных импульсов средней длительности (~10-100 нс) требует использования резонаторов длиной ~1-10 м, что не всегда приемлемо.A number of original designs of resonant microwave compressors are known, operating on the basis of the accumulation and rapid 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 in the form of a linear volume resonator from a regular single-mode rectangular or circular waveguide, and the output device is organized in the form of an interference microwave switch based on a T-shaped waveguide N-tee [Avgustinovich VA, Artemenko S.N., Yushkov Yu.G. RU patent No. 2328062, publ. 06/27/2008; V.A. Augustinovich, 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, p. 106-109]. One of the straight arms of such a switch is used as a storage volume and has a length nλ B / 2, where n >> 1, λ B 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 is located in this arm at a distance of λ B / 4 from the short circuit. The free shoulder is associated with the load and energy is released through this shoulder. The duration T of the output pulses of such compressors is determined by the length L of the resonator, as well as the group velocity v of the working wave along the resonator, is equal to the ratio 2L / v. From this expression it follows that for the formation of sufficiently long nanosecond microwave pulses (from several tens to one hundred nanoseconds) such compressors require the use of sufficiently long storage resonators. With a typical group-wave velocity for a single-mode waveguide of about 0.7 the speed of light, the travel time of a waveguide 1 m long is ~ 10 ns. Therefore, the formation of nanosecond pulses of medium duration (~ 10-100 ns) requires the use of resonators with a length of ~ 1-10 m, which is not always acceptable.

Известны также СВЧ компрессоры, в которых для накопления энергии используются относительно компактные сверхразмерные объемные резонаторы с элементом вывода энергии также в виде интерференционного СВЧ переключателя на основе Т-образного Н-тройника, подсоединенного снаружи к резонатору [например, Альварец Р., Биркс Д., Берн Д., Лауэр Е., Скалапино Д., Сжатие СВЧ энергии во времени для использования в ускорителях заряженных частиц. - Атомная техника за рубежом, 1982, №11, С. 36-39]. Такие СВЧ компрессоры позволяют формировать наносекундные импульсы средней длительности, однако огибающая сформированных таким образом импульсов отличается от прямоугольной. Она имеет крутой фронт и экспоненциальный спад, что также не всегда приемлемо.Microwave compressors are also known in which relatively compact oversized volume resonators with an energy output element are also used in the form of an interference microwave switch based on a T-shaped H-tee connected externally to the resonator for energy storage [for example, R. Alvarets, D. Birks, Bern D., Lauer E., Scalapino D., Microwave energy compression in time for use in charged particle accelerators. - Nuclear technology abroad, 1982, No. 11, S. 36-39]. Such microwave compressors allow the formation of nanosecond pulses of medium duration, but the envelope of the pulses thus formed differs from a rectangular one. It has a steep front and an exponential decline, which is also not always acceptable.

В работе [Артеменко С.Н., Каминский В.Л., Юшков Ю.Г. Вывод СВЧ энергии из крупногабаритных осесимметричых резонаторов через сверхразмерную коаксиальную линию. ЖТФ, 1993, Т. 63, №2, С. 106-112] в качестве устройства вывода из сверхразмерных аксиально-симметричных резонаторов предложено использовать интерференционный переключатель на основе сверхразмерного коаксиального волновода с последовательно включенной в волновод радиальной линией. Переключение резонатора из режима накопления в режим вывода осуществляется СВЧ коммутатором, расположенным в этой линии. Рабочей волной является низшая магнитная либо электрическая аксиально-симметричная волна. Более существенная, по сравнению с переключателем на основе Н-тройника из прямоугольного либо круглого волновода, площадь сечения такого переключателя обеспечивает более высокую рабочую мощность СВЧ компрессора как за счет большей площади сечения устройства вывода, так и за счет более быстрого вывода энергии. Вместе с тем, такие компрессоры также формируют наносекундные импульсы средней длительности с крутым фронтом и экспоненциальным спадом. Кроме того, вывод энергии в таких компрессорах идет на аксиально-симметричной волне, неудобной на практике и требующей использования трансформатора типа волны для преобразования рабочей волны в основную волну круглого или прямоугольного волновода.In the work [Artemenko S.N., Kaminsky V.L., Yushkov Yu.G. The output of microwave energy from large axisymmetric resonators through an oversized coaxial line. ZhTF, 1993, T. 63, No. 2, pp. 106-112] as an output device from oversized axially symmetric resonators, it is proposed to use an interference switch based on an oversized coaxial waveguide with a radial line connected in series to the waveguide. The resonator is switched from the accumulation mode to the output mode by a microwave switch located in this line. The working wave is the lowest magnetic or electric axially symmetric wave. More significant, compared with a switch based on an H-tee from a rectangular or circular waveguide, the cross-sectional area of such a switch provides a higher operating power of the microwave compressor due to the larger cross-sectional area of the output device and due to faster energy output. At the same time, such compressors also form medium-second nanosecond pulses with a steep edge and exponential decay. In addition, the energy output in such compressors is on an axially symmetric wave, inconvenient in practice and requiring the use of a wave type transformer to convert the working wave into the main wave of a circular or rectangular waveguide.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому устройству является наиболее простой и распространенный активный резонансный СВЧ компрессор с одномодовым призматическим или цилиндрическим накопительным резонатором и устройством вывода в виде интерференционного СВЧ переключателя на основе Т-образного волноводного Н-тройника [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]. Такой переключатель, выполненный из круглого волновода, взят за прототип.In technical essence, the closest to the proposed device is the simplest and most common active resonant microwave compressor with a single-mode prismatic or cylindrical storage resonator and an output device in the form of an interference microwave switch based on a T-shaped waveguide H-tee [V.A. Augustinovich, 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, p. 106-109]. Such a switch made of a circular waveguide is taken as a prototype.

Одним из недостатков СВЧ компрессора-прототипа является большая длина накопительного резонатора, требуемая для формирования наносекундных СВЧ импульсов средней длительности с прямоугольной огибающей.One of the disadvantages of the microwave compressor prototype is the large length of the storage resonator required for the formation of nanosecond microwave pulses of medium duration with a rectangular envelope.

Задачей изобретения является создание компактного резонансного СВЧ компрессора, формирующего наносекундные СВЧ импульсы средней длительности (~10-100 нс) с прямоугольной огибающей и выводом энергии на основном типе волны одномодового волновода. Под компактностью понимаются малые габаритные размеры компрессора по сравнению с длиной цуга излучаемой компрессором электромагнитной волны.The objective of the invention is to create a compact resonant microwave compressor that generates nanosecond microwave pulses of medium duration (~ 10-100 ns) with a rectangular envelope and energy output on the main wave type of a single-mode waveguide. Compactness refers to the small overall dimensions of the compressor compared to the length of the train of electromagnetic waves emitted by the compressor.

Технический результат заключается в обеспечении компактности резонансного СВЧ компрессора, формирующего наносекундные импульсы средней длительности с огибающей прямоугольной формы и выводом энергии на основном типе волны прямоугольного или круглого волновода, использованием для накопления энергии резонатора специальной геометрии из одномодового волновода.The technical result consists in ensuring the compactness of a resonant microwave compressor that generates medium-long nanosecond pulses with a rectangular envelope and energy output on the main wave type of a rectangular or circular waveguide, using special geometry from a single-mode waveguide to store resonator energy.

Указанный результат достигается тем, что резонансный СВЧ компрессор, как и прототип, содержит одномодовый резонатор длиной L0=Nλ/2, где N - число вариант рабочей волны длиной λ вдоль резонатора, N>>1, с элементом ввода энергии на входной торцевой стенке резонатора и устройством вывода энергии в виде интерференционного СВЧ переключателя на основе Н-тройника с СВЧ коммутатором в короткозамкнутом плече тройника, в отличие от прототипа, резонатор выполнен планарно-объемным в форме меандра путем деления отрезка волновода длиной L0=Nλ/2 на m одинаковых секций длиной L=kλ/2 каждая, где k=N/m - число вариант рабочей волны вдоль секции, k≈N1/2 и сравнимо с количеством секций m, а меандр образован расположением секций параллельно в ряд в одной плоскости на одинаковом расстоянии между секциями, торцы секций соединены лежащими в этой же плоскости идентичными Н-тройниками, каждый из которых выполнен с четвертьволновым короткозамкнутым прямым плечом и полуволновыми другими плечами, при этом к свободному торцу предыдущей секции подключено свободное прямое плечо очередного Н-тройника и к боковому плечу этого Н-тройника подсоединено боковое плечо Н-тройника следующего, а к свободному прямому плечу следующего Н-тройника подсоединен свободный торец следующей секции.The specified result is achieved in that the resonant microwave compressor, like the prototype, contains a single-mode resonator of length L 0 = Nλ / 2, where N is the number of the working wave of length λ along the resonator, N >> 1, with an energy input element on the input end wall the resonator and the device output power in the form of interference microwave switch based on the N-tee with the microwave switch in a shorted shoulder tee, unlike the prototype, the resonator is made planar volumetric meandering by dividing the length of the waveguide length L 0 = Nλ / 2 m is the same s long sections L = kλ / 2 each, where k = N / m - the number of waves along the working embodiment section, k≈N 1/2 and comparable to the number of sections m, formed as a meander sections located in parallel in a row in the same plane at the same the distance between the sections, the ends of the sections are connected by identical H-tees lying in the same plane, each of which is made with a quarter-wave short-circuited straight shoulder and half-wave other shoulders, while the free straight shoulder of the next H-tee is connected to the free end of the previous section and to the side I fly this H-tee connected to the lateral shoulder of the next H-tee, and to the free straight shoulder of the next H-tee is connected the free end of the next section.

На Фиг. 1 представлена схема примера выполнения предлагаемого резонансного СВЧ компрессора с элементом ввода энергии 1 на входной торцевой стенке, планарно-объемным резонатором, выполненным в форме меандра с четырьмя одинаковыми секциями 2(m=4≈k≈N1/2) длиной L=kλ/2 каждая. Компрессор содержит идентичные Н-тройники 3 с полуволновыми входными прямыми плечами, короткозамкнутыми четвертьволновыми выходными прямыми плечами и полуволновыми боковыми плечами, соединяющими секции 2, лежащие параллельно в ряд в одной плоскости на расстоянии полдлины волны в резонаторе. На выходном торце выходной секции резонатора расположено устройство вывода 4 в виде интерференционного переключателя на основе Н-тройника с СВЧ коммутатором 5.In FIG. 1 is a diagram of an example implementation of the proposed resonant microwave compressor with an energy input element 1 on the input end wall, a planar-volume resonator made in the form of a meander with four identical sections 2 (m = 4≈k≈N 1/2 ) of length L = kλ / 2 each. The compressor contains identical H-tees 3 with half-wave input straight shoulders, short-circuited quarter-wave output straight shoulders and half-wave lateral shoulders connecting sections 2 lying parallel in a row in the same plane at a half-wavelength in the resonator. At the output end of the output section of the resonator there is an output device 4 in the form of an interference switch based on an H-tee with a microwave switch 5.

Предлагаемый СВЧ компрессор работает следующим образом. Во входную секцию 2 резонатора на рабочей волне через элемент ввода энергии 1 поступает СВЧ энергия. В силу выбора короткозамкнутого прямого плеча Н-тройника 3 первой секции резонатора плечом четвертьволновым поступающая в резонатор волна без отражений проходит в боковое плечо этого Н-тройника. Далее в силу идентичности Н-тройников 3 волна без отражений проходит все Н-тройники и секции 2 резонатора и поступает к Н-тройнику устройства вывода 4. Так как устройство вывода 4 в режиме накопления закрыто, то волна отражается и возвращается к элементу ввода 1. Здесь, в силу выбора общей длины всех секций 2 длиной резонансной, вернувшаяся волна отражается от элемента ввода 1 и суммируется в фазе с волной, поступающей в резонатор, увеличивая свою амплитуду. Так процесс повторяется до тех пор, пока мощность потерь в стенках и на излучение через элемент ввода 1 не сравняется с мощностью, поступающей в резонатор. После достижения динамического равновесия процесс накопления заканчивается и включается СВЧ коммутатор 5. Устройство вывода 4 открывается, и волна из резонатора беспрепятственно поступает в нагрузку в течение времени Т ее двойного пробега вдоль всего резонатора, приблизительно равного времени mT0 ее двойного пробега Т0 вдоль одной секции 2 резонатора (в действительности длительность будет больше на время двойного пробега волны вдоль общих боковых плеч Н-тройников 3).The proposed microwave compressor operates as follows. Microwave energy is supplied to the input section 2 of the resonator on the working wave through the energy input element 1. Due to the choice of the short-circuited straight shoulder of the H-tee 3 of the first section of the resonator with the quarter-wave shoulder, the wave entering the resonator without reflections passes into the lateral shoulder of this H-tee. Further, due to the identity of the H-tees 3, the wave without reflections passes through all the H-tees and sections 2 of the resonator and goes to the H-tee of the output device 4. Since the output device 4 is closed in the accumulation mode, the wave is reflected and returns to input element 1. Here, by virtue of the choice of the total length of all sections 2 by the resonance length, the returning wave is reflected from input element 1 and is summed in phase with the wave entering the resonator, increasing its amplitude. So the process is repeated until the power loss in the walls and radiation through the input element 1 is equal to the power supplied to the resonator. After reaching the dynamic equilibrium accumulation process ends and the microwave switch is turned 5. Output Device 4 is opened and the resonator wave fed unhindered into the load during the time T it double along the entire path of the resonator, approximately equal time 0 mT its dual path T 0 along one section 2 resonators (in reality, the duration will be longer during the double run of the wave along the common lateral shoulders of the H-tees 3).

В качестве примера конкретного выполнения предлагаемого резонансного СВЧ компрессора с планарно-объемным накопительным резонатором рассмотрим разработанный и исследованный вариант такого СВЧ компрессора 10-см диапазона длин волн. Планарно-объемный резонатор исследованного компрессора выполнен из двух параллельных секций круглого волновода диметром 90 мм, лежащих в одной плоскости на расстоянии, близком к половине длины волны в резонаторе. Один из торцов первой секции был короткозамкнут и имел входную диафрагму, являющуюся элементом ввода энергии 1. Ко второму торцу первой секции прямым плечом подсоединялся Т-образный Н-тройник с короткозамкнутым вторым прямым плечом и открытым боковым плечом. Длина секции от входной диафрагмы до плоскости симметрии бокового плеча, ортогональной Н-плоскости, составляла 665 мм, что на Н11 рабочей волне на частоте 2804 МГц соответствовало числу k вариант поля вдоль секции, равному 9 при длине варианты ~75 мм. Длина короткозамкнутого прямого плеча от этой плоскости симметрии до короткозамыкателя плеча равнялась 115 мм, т.е. была практически четвертьволновой. Вторая секция также имела длину 665 мм и со стороны одного торца ограничивалась Н-тройником, подсоединенным прямым плечом к секции, имевшей второе прямое плечо короткозамкнутым длиной 115 мм, и боковое плечо, объединенное с боковым плечом тройника первой секции. Общая длина боковых плеч между осями секций составляла 178 мм, что на 28 мм больше длины волны в резонаторе и связано с влиянием высших типов волн на картину поля в месте сочленения плеч Н-тройников. Со стороны второго торца вторая секция также заканчивалась входным прямым плечом интерференционного СВЧ переключателя в виде Н-тройника, выходное прямое плечо которого связывалось с нагрузкой, а в полуволновом короткозамкнутом боковом плече располагался СВЧ коммутатор, который представлял собой газонаполненную продуваемую кварцевую трубку с электрическим разрядником подсветки разрядного промежутка.As an example of a specific implementation of the proposed resonant microwave compressor with a planar-volume storage resonator, we consider the developed and investigated version of such a microwave compressor of a 10 cm wavelength range. The planar-volume resonator of the studied compressor is made of two parallel sections of a circular waveguide with a diameter of 90 mm lying in one plane at a distance close to half the wavelength in the resonator. One of the ends of the first section was short-circuited and had an input diaphragm, which is an element of energy input 1. A T-shaped H-tee with a short-circuited second straight shoulder and an open lateral shoulder was connected to the second end of the first section by a direct shoulder. The length of the section from the entrance diaphragm to the plane of symmetry of the lateral arm orthogonal to the H-plane was 665 mm, which on the H 11 working wave at a frequency of 2804 MHz corresponded to the number k variant of the field along the section, equal to 9 with the length of the variants ~ 75 mm. The length of the short-circuited straight shoulder from this plane of symmetry to the short-circuit of the shoulder was 115 mm, i.e. was almost a quarter wave. The second section also had a length of 665 mm and from the side of one end it was limited to an H-tee connected with a straight shoulder to a section having a second straight shoulder with a short-circuited 115 mm long and a side shoulder combined with a side shoulder of a tee of the first section. The total length of the lateral shoulders between the axes of the sections was 178 mm, which is 28 mm longer than the wavelength in the cavity and is due to the influence of higher types of waves on the field pattern at the junction of the shoulders of the H-tees. From the side of the second end, the second section also ended with the input straight arm of the microwave interference switch in the form of an H-tee, the output straight arm of which was connected with the load, and in the half-wave short-circuited side arm there was a microwave commutator, which was a gas-filled blown quartz tube with an electric spark gap illuminator gap.

На рабочей частоте 2804 МГц в резонаторе возбуждался Н11(20) вид колебаний. Из 20 вариант поля по длине резонатора по девять вариант располагалось в секциях волновода и две варианты в объединяющем секции общем боковом плече Н-тройников резонатора. Измеренная собственная добротность резонатора составляла 3×104. Расчетное время двойного пробега рабочей волны вдоль всех частей резонатора равнялось 15 нс. Коэффициент усиления мощности питающей волны такого резонатора, равный отношению собственной добротности резонатора к произведению циклической рабочей частоты на время двойного пробега волны вдоль резонатора, равнялся ~350, т.е. немного превышал 25 дБ.At an operating frequency of 2804 MHz, the oscillation mode H 11 (20) was excited in the cavity. Of the 20 variants of the field along the length of the resonator, nine variants were located in sections of the waveguide and two variants in the uniting section of the common side arm of the resonator H-tees. The measured intrinsic Q factor of the resonator was 3 × 10 4 . The estimated double travel time of the working wave along all parts of the resonator was 15 ns. The gain of the power of the supply wave of such a resonator, which is equal to the ratio of the resonator's own Q factor to the product of the cyclic operating frequency by the double wave travel time along the resonator, was ~ 350, i.e. slightly exceeded 25 dB.

В экспериментах на высоком уровне мощности, при мощности входных СВЧ импульсов 1 МВт и коммутации в аргоне с добавлением ~5% элегаза, сформированы СВЧ импульсы с практически прямоугольной огибающей, мощностью ~100 МВт при длительности импульсов по уровню -3 дБ около 11,5 нс. Усиление компрессора, таким образом, достигало 20 дБ. Отличие усиления от расчетного связано с конечностью длительности входного импульса, которая составляла 3 мкс, и значительными потерями в плазме при выводе, достигающими 2-3 дБ. Перепад мощности в течение 13 нс не превышал 3-5%.In experiments at a high power level, at a power input microwave pulses of 1 MW and switching in argon with the addition of ~ 5% SF6, microwave pulses were formed with an almost rectangular envelope with a power of ~ 100 MW with a pulse duration of -3 dB about 11.5 ns . The gain of the compressor, thus, reached 20 dB. The difference from the calculated gain is due to the finite duration of the input pulse, which was 3 μs, and significant losses in the plasma during output, reaching 2-3 dB. The power drop over 13 ns did not exceed 3-5%.

Габаритные размеры СВЧ компрессора составляли -0,95×0,35×0,2 м3 против ~1,6×0,2×0,2 м3 СВЧ компрессора с накопительным резонатором традиционной линейной конфигурации. Компоновка СВЧ компрессора предлагаемого типа, рассчитанного на формирование импульсов длительностью ~25 нс, обеспечит габаритные размеры компрессора ~0,95×0,7×0,2 м3 против габаритов компрессора ~3×0,2×0,2 м3 при традиционной линейной геометрии накопительного резонатора.The overall dimensions of the microwave compressor were -0.95 × 0.35 × 0.2 m 3 versus ~ 1.6 × 0.2 × 0.2 m 3 of the microwave compressor with a storage cavity of a traditional linear configuration. The layout of the microwave compressor of the proposed type, calculated on the formation of pulses with a duration of ~ 25 ns, will provide the overall dimensions of the compressor ~ 0.95 × 0.7 × 0.2 m 3 against the dimensions of the compressor ~ 3 × 0.2 × 0.2 m 3 linear geometry of the storage cavity.

Таким образом, проведенные эксперименты подтвердили возможность решения поставленной технической задачи исполнением накопительного резонатора СВЧ компрессора специальной геометрии.Thus, the conducted experiments confirmed the possibility of solving the technical problem by performing the storage resonator of a microwave compressor of a special geometry.

Claims (1)

Резонансный СВЧ компрессор, содержащий одномодовый резонатор длиной L0=Nλ/2, где N - число вариант рабочей волны длиной λ вдоль резонатора, N>>1, с элементом ввода энергии на входной торцевой стенке резонатора и устройством вывода энергии в виде интерференционного СВЧ переключателя на основе Н-тройника с СВЧ коммутатором в короткозамкнутом плече тройника, отличающийся тем, что резонатор выполнен планарно-объемным в форме меандра путем деления отрезка волновода длиной L0=Nλ/2 на m одинаковых секций длиной L=kλ/2 каждая, где k=N/m - число вариант рабочей волны вдоль секции, k≈N1/2 и сравнимо с количеством секций m, а меандр образован расположением секций параллельно в ряд в одной плоскости на одинаковом расстоянии между секциями, торцы секций соединены лежащими в этой же плоскости идентичными Н-тройниками, каждый из которых выполнен с четвертьволновым короткозамкнутым прямым плечом и полуволновыми другими плечами, при этом к свободному торцу предыдущей секции подключено свободное прямое плечо очередного Н-тройника и к боковому плечу этого Н-тройника подсоединено боковое плечо Н-тройника следующего, а к свободному прямому плечу следующего Н-тройника подсоединен свободный торец следующей секции. A resonant microwave compressor containing a single-mode resonator of length L 0 = Nλ / 2, where N is the number of a working wave of length λ along the resonator, N >> 1, with an energy input element on the input end wall of the resonator and an energy output device in the form of an interference microwave switch based on an N-tee with a microwave switch in a short-circuited shoulder of a tee, characterized in that the resonator is made planar-volume in the shape of a meander by dividing a length of the waveguide of length L 0 = Nλ / 2 into m identical sections of length L = kλ / 2 each, where k = N / m - number option whose waves along the section are k≈N 1/2 and is comparable with the number of sections m, and the meander is formed by arranging the sections in parallel in a row in the same plane at the same distance between the sections, the ends of the sections are connected by identical H-tees lying in the same plane, each of which is made with a quarter-wave short-circuited straight shoulder and half-wave other shoulders, while the free straight shoulder of the next H-tee is connected to the free end of the previous section and the lateral shoulder of the H-three is connected to the lateral shoulder of this H-tee ika next, and direct the free shoulder of the next H-tee connected free end of the next section.
RU2015132552/28A 2015-08-04 2015-08-04 Resonant microwave compressor RU2604107C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015132552/28A RU2604107C1 (en) 2015-08-04 2015-08-04 Resonant microwave compressor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015132552/28A RU2604107C1 (en) 2015-08-04 2015-08-04 Resonant microwave compressor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2604107C1 true RU2604107C1 (en) 2016-12-10

Family

ID=57776756

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015132552/28A RU2604107C1 (en) 2015-08-04 2015-08-04 Resonant microwave compressor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2604107C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4255731A (en) * 1979-09-24 1981-03-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Intense electron beam microwave switch
SU1228256A1 (en) * 1984-10-02 1986-04-30 Научно-Исследовательский Институт Ядерной Физики При Томском Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Политехническом Институте Им.С.М.Кирова Microwave pulse shaper
RU2501129C1 (en) * 2012-10-17 2013-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Resonant microwave compressor
RU137159U1 (en) * 2013-07-09 2014-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" INTERFERENCE SWITCH OF RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR
RU140975U1 (en) * 2013-12-17 2014-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4255731A (en) * 1979-09-24 1981-03-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Intense electron beam microwave switch
SU1228256A1 (en) * 1984-10-02 1986-04-30 Научно-Исследовательский Институт Ядерной Физики При Томском Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Политехническом Институте Им.С.М.Кирова Microwave pulse shaper
RU2501129C1 (en) * 2012-10-17 2013-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Resonant microwave compressor
RU137159U1 (en) * 2013-07-09 2014-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" INTERFERENCE SWITCH OF RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR
RU140975U1 (en) * 2013-12-17 2014-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7551042B1 (en) Microwave pulse compressor using switched oversized waveguide resonator
RU94062U1 (en) RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR
RU2604107C1 (en) Resonant microwave compressor
US8674784B2 (en) Microwave pulse compressor using switched oversized waveguide resonator
RU2440647C1 (en) Resonant microwave compressor
RU140975U1 (en) RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR
RU2501129C1 (en) Resonant microwave compressor
RU137159U1 (en) INTERFERENCE SWITCH OF RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR
RU141773U1 (en) RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR
RU2596865C1 (en) Resonant microwave compressor
Lemke et al. Theoretical and experimental investigation of axial power extraction from a magnetically insulated transmission line oscillator
Artemenko et al. Synchronous extraction of microwave energy from cavities through a packet of interference switches
RU2486641C1 (en) Method of generating subnanosecond microwave pulses and apparatus for realising said method
RU2451390C1 (en) Compressor of microwave pulses
RU2573223C2 (en) Device for generating nano and sub-nanosecond microwave pulses
RU2470420C1 (en) Resonant microwave compressor with symmetrical resonator
RU137158U1 (en) INTERFERENCE SWITCH OF RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR
RU140527U1 (en) INTERFERENCE SWITCH OF RESONANT MICROWAVE COMPRESSOR
RU2472260C1 (en) Device for time compression of microwave energy pulses
RU153300U1 (en) SUPERCONDUCTING RESONANCE MICROWAVE COMPRESSOR
Guan et al. A novel terahertz harmonic gyrotron with dual confocal cavity
RU109923U1 (en) INTERFERENCE SWITCH
Avgustinovich et al. Forming nanosecond microwave pulses by transformation of resonant cavity mode
Baum Options in microwave pulse compression
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: 20180805