RU2705563C1 - Input/output round-to-rectangular waveguide of microwave energy - Google Patents
Input/output round-to-rectangular waveguide of microwave energy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705563C1 RU2705563C1 RU2019105410A RU2019105410A RU2705563C1 RU 2705563 C1 RU2705563 C1 RU 2705563C1 RU 2019105410 A RU2019105410 A RU 2019105410A RU 2019105410 A RU2019105410 A RU 2019105410A RU 2705563 C1 RU2705563 C1 RU 2705563C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- rectangular
- circular waveguide
- window
- microwave
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электровакуумной технике СВЧ, а именно к баночным окнам ввода-вывода энергии СВЧ электровакуумных приборов и ввода энергии СВЧ в ускоряющие структуры ускорителей. В частности, оно может быть использовано при создании мощных и сверхмощных клистронов и мощных современных линейных СВЧ-ускорителей.The invention relates to microwave microwave technology, and in particular to can windows for inputting and outputting microwave energy of vacuum devices and inputting microwave energy into accelerating structures of accelerators. In particular, it can be used to create powerful and super-powerful klystrons and powerful modern linear microwave accelerators.
Актуальной задачей в настоящее время является разработка и создание мощных электровакуумных приборов СВЧ и мощных линейных СВЧ-ускорителей, применяющихся в различных областях техники. Одним из важных элементов конструкции таких мощных СВЧ приборов являются окна ввода-вывода энергии, обеспечивающие пропускание значительных уровней импульсных и непрерывных СВЧ мощностей в широкой полосе частот, а также конструктивно удобных и технологичных в изготовлении. При этом разработчики сталкиваются с проблемами недостаточной электрической прочности устройств ввода-вывода, а также с необходимостью расширения полосы согласования, что непосредственно влияет на технические характеристики электровакуумного прибора в целом. Предлагаемое изобретение направлено на решение данной задачи.An urgent task at present is the development and creation of powerful microwave electric devices and powerful linear microwave accelerators used in various fields of technology. One of the important structural elements of such powerful microwave devices is energy input-output windows, which allow transmission of significant levels of pulsed and continuous microwave powers in a wide frequency band, as well as structurally convenient and technologically advanced in manufacture. At the same time, developers are faced with problems of insufficient electrical strength of input-output devices, as well as with the need to expand the matching band, which directly affects the technical characteristics of the electrovacuum device as a whole. The present invention is directed to solving this problem.
Известно баночное окно ввода/вывода энергии СВЧ-прибора (А/с СССР №1607638, МКИ H01J 23/36, 11.07.88). В данном окне между двумя отрезками прямоугольных волноводов расположен круглый волновод, в котором установлена диэлектрическая перегородка в виде диска, отделяющего вакуумное пространство СВЧ прибора от внешнего пространства, заполненного воздухом (обычно при высоком давлении) или другой газовой средой. При этом оси прямоугольных волноводов расположены параллельно продольной оси круглого волновода и разнесены во взаимно противоположных направлениях относительно нее. Основная волна Н10 в прямоугольном волноводе на стыке его с круглым волноводом преобразуется в волну E01, которая затем на стыке круглого волновода с другим отрезком прямоугольного волновода преобразуется в волну Н10.A can-open window for input / output of energy from a microwave device (A / S USSR No. 1607638, MKI H01J 23/36, 07/11/08). In this window, between two segments of rectangular waveguides, there is a circular waveguide in which a dielectric partition is installed in the form of a disk separating the vacuum space of the microwave device from the external space filled with air (usually at high pressure) or another gas medium. In this case, the axes of the rectangular waveguides are parallel to the longitudinal axis of the circular waveguide and spaced in mutually opposite directions relative to it. The main wave H 10 in a rectangular waveguide at its junction with a circular waveguide is converted to wave E 01 , which is then converted to a H 10 wave at the junction of a circular waveguide with another segment of a rectangular waveguide.
Хотя такое баночное окно позволяет осуществить передачу высоких импульсных мощностей, однако расположение входного и выходного прямоугольных волноводов со смещением относительно центра промежуточного (круглого) волновода вызывает трудности при компоновке СВЧ прибора в аппаратуре.Although such a can window allows the transmission of high pulse powers, the location of the input and output rectangular waveguides with an offset relative to the center of the intermediate (round) waveguide causes difficulties in the layout of the microwave device in the equipment.
Известно баночное окно ввода и/или вывода энергии СВЧ (Патент США №2958834, R.S. Symons et al. Sealed wave guide window, НКИ 333-98, пр. 13.06.1956, опубл. 01.11.1960). В этом окне между расположенными соосно прямоугольными волноводами расположен круглый волновод, в котором установлена диэлектрическая перегородка в виде диска. В баночном окне передача СВЧ мощности осуществляется на основной волне круглого волновода Н11. При максимальной полосе согласования толщина диэлектрической перегородки Lε, составляет Lε=(0,02-0,03) ∅ (где ∅ - диаметр круглого волновода), а расстояние L от поверхности перегородки до ближайшего торца круглого волновода - L≤0,08 ∅.A canned window for inputting and / or outputting microwave energy is known (US Patent No. 2958834, RS Symons et al. Sealed wave guide window, NKI 333-98, pr. 13.06.1956, publ. 01.11.1960). In this window, between the coaxially located rectangular waveguides, there is a circular waveguide in which a dielectric partition in the form of a disk is installed. In the can window, microwave power is transmitted on the main wave of the circular waveguide H 11 . At the maximum matching band, the thickness of the dielectric partition L ε is L ε = (0.02-0.03) ∅ (where ∅ is the diameter of the circular waveguide), and the distance L from the surface of the partition to the nearest end of the circular waveguide is L≤0.08 ∅.
Такое баночное окно имеет существенные недостатки. Нагрев окна за счет диэлектрических потерь происходит в центральной части диэлектрической перегородки (диска), где компонента электрического СВЧ поля, направленная вдоль поверхности диэлектрической перегородки, имеет максимальную величину. Маленькая толщина диэлектрической перегородки существенно затрудняет передачу тепла от ее центра к стенкам круглого волновода. Это ограничивает величину передаваемой через окно непрерывной мощности СВЧ.Such a can window has significant drawbacks. The window is heated due to dielectric losses in the central part of the dielectric partition (disk), where the component of the electric microwave field directed along the surface of the dielectric partition has a maximum value. The small thickness of the dielectric partition substantially impedes the transfer of heat from its center to the walls of the circular waveguide. This limits the amount of continuous microwave power transmitted through the window.
Структура электрического поля волны Н11 в круглом волноводе существенно снижает электрическую прочность из-за возможности возникновения пробоя по поверхности диэлектрической перегородки. Это также ограничивает величину импульсной мощности, передаваемой через окно.The structure of the electric field of the H 11 wave in a circular waveguide significantly reduces the electric strength due to the possibility of breakdown on the surface of the dielectric partition. It also limits the amount of pulsed power transmitted through the window.
Незначительная величина расстояния L от поверхности диэлектрической перегородки до ближайшего торца круглого волновода существенно снижает термостойкость баночного окна.An insignificant distance L from the surface of the dielectric partition to the nearest end of the circular waveguide significantly reduces the heat resistance of the can window.
Таким образом, рассматриваемое баночное окно ввода и/или вывода энергии имеет низкую термостойкость и ограниченный уровень передаваемых через него импульсных и непрерывных мощностей СВЧ.Thus, the can input window of energy input and / or output under consideration has low heat resistance and a limited level of pulsed and continuous microwave powers transmitted through it.
Наиболее близким к изобретению (прототипом изобретения) является баночное окно ввода и/или вывода энергии СВЧ. (Патент РФ №2207655, МПК H0J23/36, Н01Р 1/08, опубликовано 27.06.2003), содержащее отрезок круглого волновода, в поперечной плоскости которого, равноудаленно от его торцов расположена диэлектрическая перегородка, выполненная в виде диска и вакуумно-плотно соединенная со стенками отрезка круглого волновода, к которому с противоположных его торцов соосно присоединены первый и второй отрезки прямоугольных волноводов, отличающееся тем, что размеры отрезка круглого волновода и диэлектрической перегородки в виде диска, обеспечивающие передачу СВЧ мощности через баночное окно на волне Е11, определены из соотношенийClosest to the invention (prototype of the invention) is a can window for inputting and / or outputting microwave energy. (RF patent No. 2207655, IPC H0J23 / 36, Н01Р 1/08, published June 27, 2003), containing a segment of a circular waveguide in the transverse plane of which is located, equally spaced from its ends, a dielectric partition made in the form of a disk and vacuum-tightly connected to the walls of the circular waveguide segment, to which the first and second segments of rectangular waveguides are coaxially connected from its opposite ends, characterized in that the dimensions of the circular waveguide segment and the dielectric partition in the form of a disk, providing microwave power transmission through the can window on the wave E 11 , determined from the relations
L/∅=0,15÷0,21;L / ∅ = 0.15 ÷ 0.21;
Lε/∅=0,09÷14,L ε / ∅ = 0.09 ÷ 14,
где ∅ - диаметр круглого волновода;where ∅ is the diameter of the circular waveguide;
λ0 - длина волны, соответствующая центральной точке полосы согласования;λ 0 is the wavelength corresponding to the center point of the matching band;
L - расстояние от поверхности диэлектрической перегородки в виде диска до ближайшего торца отрезка круглого волновода;L is the distance from the surface of the dielectric partition in the form of a disk to the nearest end of a segment of a circular waveguide;
Lε - толщина диэлектрической перегородки в виде диска;L ε is the thickness of the dielectric partition in the form of a disk;
ε - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрической перегородки. При этом в каждом из отрезков прямоугольных волноводов может быть установлена диафрагма с окном связи, причем одна из плоских поверхностей диафрагмы совпадает с торцевой плоскостью отрезка круглого волновода.ε is the relative dielectric constant of the dielectric partition. Moreover, in each of the segments of rectangular waveguides, a diaphragm with a communication window can be installed, moreover, one of the flat surfaces of the diaphragm coincides with the end plane of the segment of the circular waveguide.
В баночном окне-прототипе толщина диэлектрического диска и длина отрезка круглого волновода, рассчитанные по определенными параметрам, обеспечивают надежность спая диэлектрического диска с металлической стенкой отрезка круглого волновода и увеличивают термостойкость баночного окна. Электрическое поле в баночном окне-прототипе направлено перпендикулярно диэлектрическому диску, что снижает вероятность пробоев через толщину диэлектрического диска и обеспечивает возможность передачи через баночное окно больших величин импульсной мощности СВЧ. В центральной части диэлектрического диска поперечная составляющая напряженности электрического поля волны Е11 близка нулю, следовательно, выделение тепла в центре диэлектрического диска незначительно, особенно при небольших уровнях передаваемых средних мощностей СВЧ. Пучности электрического поля смещены к краю диэлектрического диска, ближе к спаю его с отрезком круглого волновода, что повышает эффективность теплопередачи к стенкам отрезка круглого волновода, облегчает отвод тепла и позволяет увеличить уровень передаваемых через баночное окно импульсных и непрерывных мощностей СВЧ.In the can window of the prototype, the thickness of the dielectric disk and the length of the circular waveguide segment, calculated according to certain parameters, ensure the reliability of the junction of the dielectric disk with the metal wall of the circular waveguide segment and increase the heat resistance of the can window. The electric field in the can window of the prototype is directed perpendicular to the dielectric disk, which reduces the likelihood of breakdowns through the thickness of the dielectric disk and allows the transmission of large values of microwave pulsed power through the can window. In the central part of the dielectric disk, the transverse component of the electric field intensity of the wave E 11 is close to zero, therefore, the heat release in the center of the dielectric disk is insignificant, especially at low levels of transmitted average microwave power. The bundles of the electric field are shifted to the edge of the dielectric disk, closer to its junction with a segment of a circular waveguide, which increases the efficiency of heat transfer to the walls of a segment of a circular waveguide, facilitates heat removal, and makes it possible to increase the level of pulsed and continuous microwave powers transmitted through a can window.
Однако предлагаемая в прототипе конструкция баночного окна ввода-вывода энергии СВЧ, содержащего диафрагмы с окном связи, где одна из плоских поверхностей диафрагмы совпадает с торцевой плоскостью круглого волновода, существенно снижает электрическую прочность окна, а следовательно, и уровень пропускаемой баночным окном ввода-вывода энергии СВЧ импульсной мощности. Это происходит по причине того, что в баночных окнах ввода-вывода энергии СВЧ, работающих на волне Е11, напряженность электрического поля максимальна в местах стыка прямоугольного и круглого волноводов, и если в этом месте расположить дополнительно диафрагму с окном связи, напряженность электрического поля еще более возрастает. За счет этого в прототипе снижается электрическая прочность, а следственно и уровень пропускаемой импульсной мощности. Кроме того, предложенный вариант расположения диафрагм не является оптимальным для обеспечения широкой полосы согласования баночного окна ввода-вывода энергии СВЧ.However, the design of the canned microwave energy input / output window containing a diaphragm with a communication window, where one of the flat surfaces of the diaphragm coincides with the end plane of the circular waveguide, which significantly protects the window, and, consequently, the level of energy transmitted by the can window Microwave pulsed power. This is due to the fact that in the canopy windows for input and output of microwave energy operating on the wave E 11 , the electric field strength is maximum at the junction of the rectangular and circular waveguides, and if you place an additional aperture with a communication window in this place, the electric field strength more increases. Due to this, in the prototype, the electric strength is reduced, and therefore the level of transmitted pulse power. In addition, the proposed variant of the location of the diaphragms is not optimal to ensure a wide matching band of the canned input-output window of microwave energy.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка конструкции баночного окна ввода-вывода энергии СВЧ, обладающего высокой электрической прочностью, и предназначенного для передачи через него больших уровней импульсной мощности СВЧ в широкой полосе частот на волне Е11.The objective of the invention is to develop the design of the cans of the input-output microwave energy with high electrical strength, and is designed to transmit through it large levels of pulsed microwave power in a wide frequency band on the wave E 11 .
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение уровня пропускаемой импульсной мощности СВЧ за счет увеличения электрической прочности и расширение полосы согласования баночного окна ввода-вывода СВЧ мощности.The technical result of the invention is to increase the level of transmitted pulsed microwave power by increasing the electric strength and expanding the matching band of the can input-output window of microwave power.
Технический результат достигается тем, что предлагается баночное окно ввода-вывода энергии СВЧ для передачи мощности СВЧ на волне Е11, содержащее отрезок круглого волновода, в поперечной плоскости которого равноудаленно от его торцов расположен диэлектрический диск, вакуумно-плотно спаянный со стенкой отрезка круглого волновода, а также присоединенные к отрезку круглого волновода с противоположных торцов, расположенные соосно первый и второй отрезки прямоугольных волноводов, при этом баночное окно дополнительно содержит две индуктивные диафрагмы, которые расположены соответственно в первом и втором отрезках прямоугольных волноводов равноудаленно от торцов круглого волновода, при этом расстояние между каждой из диафрагм и торцевой поверхностью круглого волновода определяется из соотношенияThe technical result is achieved by the fact that a canned microwave energy input / output window is provided for transmitting microwave power on the E 11 wave, containing a segment of a circular waveguide, in the transverse plane of which there is a dielectric disk vacuum-tightly soldered to the wall of a segment of a circular waveguide, as well as attached to the segment of a circular waveguide from opposite ends, coaxially located the first and second segments of rectangular waveguides, while the can window additionally contains two inductors distinct diaphragms that are located respectively in the first and second segments of rectangular waveguides equidistant from the ends of the circular waveguide, the distance between each of the diaphragms and the end surface of the circular waveguide is determined from the relation
λ0 - длина волны соответствующая центральной точке полосы согласования;λ 0 is the wavelength corresponding to the center point of the matching band;
а - размер широкой стенки прямоугольного волновода; a is the size of the wide wall of a rectangular waveguide;
а геометрические размеры окна связи определяются соотношениями:and the geometric dimensions of the communication window are determined by the relations:
bc=bb c = b
где a c - размер окна связи по широкой стенке прямоугольного волновода;where a c is the size of the communication window along the wide wall of a rectangular waveguide;
bс - размер окна связи по узкой стенке прямоугольного волновода;b with - the size of the communication window along the narrow wall of a rectangular waveguide;
b - размер узкой стенки прямоугольного волновода;b is the size of the narrow wall of a rectangular waveguide;
d - толщина диафрагмы.d is the thickness of the diaphragm.
В предлагаемом изобретении отрезки прямоугольных волноводов могут быть выполнены с круглыми фланцами, предназначенными для соединения с отрезком круглого волновода. Это повышает технологичность изготовления баночного окна ввода-вывода энергии СВЧ.In the present invention, segments of rectangular waveguides can be made with round flanges designed to connect with a segment of a circular waveguide. This increases the manufacturability of manufacturing a can of a microwave energy input / output window.
Использование предлагаемой конструкции баночного окна ввода-вывода энергии СВЧ позволяет существенно снизить напряженность электрических полей на стыках отрезков прямоугольных волноводов и отрезка круглого волновода, то есть в местах, где волна Н10, переносящая мощность СВЧ колебаний преобразуется в волну Е11, и наоборот. Напряженность электрического поля в данных точках максимальна, и отсутствие в предлагаемой конструкции баночного окна ввода-вывода энергии СВЧ на стыках отрезков прямоугольных и круглого волноводов дополнительных преград для прохождения СВЧ колебаний, позволяет достичь большей электрической прочности баночного окна, и таким образом обеспечить передачу больших импульсных и средних мощностей СВЧ.Using the proposed design of a can of a microwave energy input / output window, it is possible to significantly reduce the electric field strength at the junctions of segments of rectangular waveguides and a segment of a circular waveguide, that is, in places where the wave H 10 transferring the power of microwave oscillations is converted to wave E 11 and vice versa. The electric field strength at these points is maximum, and the absence of microwave energy input / output in the canned window at the junctions of the rectangular and circular waveguide sections of additional obstacles for the passage of microwave oscillations allows to achieve greater electric strength of the canned window, and thus ensure the transmission of large pulsed and medium power microwave.
Таким образом, расположение диафрагм на удалении от торцов круглого волновода приводит к ослаблению напряженности электрического поля на месте соединения отрезков круглого и прямоугольных волноводов, где напряженность поля для окон, работающих на волне Е11, максимальна и позволяет повысить максимальную мощность, которую способно пропустить баночное окно ввода-вывода энергии СВЧ. При этом, при условии выбора размеров окна связи диафрагм и их толщины из приведенных выше соотношений, не приводит к значительному росту напряженности электрического поля в прямоугольном волноводе и обеспечивают отсутствие отражения энергии СВЧ от диафрагм, что также обеспечивает высокую электрическую прочность окна.Thus, the location of the diaphragms at a distance from the ends of the circular waveguide leads to a weakening of the electric field at the junction of the segments of the round and rectangular waveguides, where the field strength for windows operating on the wave E 11 is maximum and allows you to increase the maximum power that can can window microwave energy input / output. In this case, provided that the coupling window sizes of the diaphragms and their thickness are selected from the above ratios, it does not lead to a significant increase in the electric field strength in the rectangular waveguide and ensure the absence of microwave energy reflection from the diaphragms, which also ensures high dielectric strength of the window.
Использование индуктивных диафрагм, а также их расположение на удалении от торцов круглого волновода, позволяет обеспечить широкую полосу согласования предлагаемого баночного окна ввода-вывода энергии СВЧ, посредством того, что создается дополнительный согласующий элемент, а как известно, использование дополнительных согласующих элементов, позволяет существенно расширить полосу пропускания.The use of inductive diaphragms, as well as their location at a distance from the ends of the circular waveguide, allows for a wide matching band of the proposed canned input / output window for microwave energy, by creating an additional matching element, and, as you know, the use of additional matching elements can significantly expand bandwidth.
Экспериментальным путем было установлено, что оптимальным вариантом конструкции баночного окна ввода-вывода энергии СВЧ является расстояние между каждой из диафрагм и торцевой поверхностью круглого волновода определяется из соотношенияIt was experimentally established that the optimal design option for the microwave energy input / output canister window is the distance between each diaphragm and the end surface of the circular waveguide is determined from the relation
где λg0=λ0/√(1-(λ0/2a)2) - длина волны в первом и втором прямоугольных волноводах;where λ g0 = λ 0 / √ (1- (λ 0 / 2a) 2 ) is the wavelength in the first and second rectangular waveguides;
λ0 - длина волны соответствующая центральной точке полосы согласования;λ 0 is the wavelength corresponding to the center point of the matching band;
а - размер широкой стенки прямоугольного волновода;a is the size of the wide wall of a rectangular waveguide;
а геометрические размеры окна связи определяются соотношениями:and the geometric dimensions of the communication window are determined by the relations:
ас≥λ0/2and with ≥λ 0/2
bc=bb c = b
d≤λ0/14d≤λ 0/14
где ac - размер окна связи по широкой стенке прямоугольного волновода;where a c is the size of the communication window along the wide wall of a rectangular waveguide;
bс - размер окна связи по узкой стенке прямоугольного волновода;b with - the size of the communication window along the narrow wall of a rectangular waveguide;
b - размер узкой стенки прямоугольного волновода;b is the size of the narrow wall of a rectangular waveguide;
d - толщина диафрагмы.d is the thickness of the diaphragm.
Для осуществления передачи СВЧ-мощности на волне E11 в предлагаемом баночном окне размеры отрезка круглого волновода и диэлектрического диска должны быть выбраны из тех же соотношений, что и в баночном окне-прототипе.To transmit microwave power on the wave E 11 in the proposed can window, the dimensions of the segment of the circular waveguide and the dielectric disk should be selected from the same ratios as in the can window of the prototype.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1а показано вертикальное осевое сечение предлагаемого баночного окна ввода-вывода энергии СВЧ для передачи мощности СВЧ на волне Е11.In FIG. 1a shows a vertical axial section of the proposed canned input / output window of microwave energy for transmitting microwave power on the wave E 11 .
На фиг. 1б показано горизонтальное осевое сечение предлагаемого баночного окна ввода-вывода энергии СВЧ для передачи мощности СВЧ на волне Е11.In FIG. 1b shows a horizontal axial section of the proposed canned window for input-output microwave energy for transmitting microwave power on the wave E 11 .
На фиг. 2 показано вертикальное осевое сечение предлагаемого баночного окна ввода-вывода энергии СВЧ для передачи мощности СВЧ на волне Е11 в варианте исполнения, когда отрезки прямоугольных волноводов 3 и 4 выполнены с круглыми фланцами, предназначенными для соединения с отрезком круглого волновода 1.In FIG. 2 shows a vertical axial section of the proposed canned microwave energy input / output window for transmitting microwave power on the wave E 11 in the embodiment when segments of
На фиг. 3 показана экспериментально снятая характеристика согласования предлагаемого баночного окна ввода-вывода энергии СВЧ.In FIG. 3 shows an experimentally recorded matching characteristic of the proposed canned microwave energy input / output window.
Баночное окно ввода-вывода энергии СВЧ, показанное на фиг. 1а и фиг. 1б, содержит отрезок круглого волновода 1, в поперечной плоскости которого равноудаленно от его торцов расположен диэлектрический диск 2, который вакуумно-плотно спаян со стенкой отрезка круглого волновода 1, и отрезки прямоугольных волноводов 3, 4, присоединенные к отрезку круглого волновода 1 с противоположных его торцов. В отрезках прямоугольных волноводов 3 и 4 расположены индуктивные диафрагмы 9 и 10, каждая из которых выполнена в виде двух пластин, спаянных с узкими стенками волноводов 3 и 4 друг напротив друга, и образующих окно связи. Отрезок круглого волновода 1 снабжен торцевыми крышками 5, 6, расположенными в плоскостях стыка его с отрезками прямоугольных волноводов 3, 4. Отрезки прямоугольных волноводов 3, 4 снабжены на свободных концах присоединительными фланцами 7, 8 соответственно. При этом отрезок прямоугольного волновода 3 предназначен для соединения с вакуумной областью СВЧ-прибора или ускорителя, а отрезок прямоугольного волновода 4 предназначен для соединения с областью, находящейся под избыточным давлением газовой среды.The microwave energy input / output can window shown in FIG. 1a and FIG. 1b, contains a segment of a
Баночное окно ввода-вывода энергии СВЧ, показанное на фиг. 2 содержит отрезки прямоугольных волноводов 3 и 4, которые выполнены с круглыми фланцами, предназначенными для соединения с отрезком круглого волновода 1.The microwave energy input / output can window shown in FIG. 2 contains segments of
На фиг. 3 показана экспериментально снятая зависимость коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВн) от частоты СВЧ-сигнала (F) предлагаемого баночного окна, изображенного на фиг. 1а. Из графика следует, что на центральной точке полосы согласования КСВн имеет значение 1,02, что соответствует практически полной передаче СВЧ-энергии через баночное окно ввода и/или вывода СВЧ-энергии предложенной конструкции. При этом ширина полосы согласования по уровню ≤1,1 составляет 14,3% что позволяет использовать окно для широкополосных приборов.In FIG. 3 shows the experimentally recorded dependence of the standing wave coefficient by voltage (SWR) on the frequency of the microwave signal (F) of the proposed can window, shown in FIG. 1a. From the graph it follows that at the central point of the coordination band, the VSWR has a value of 1.02, which corresponds to the almost complete transfer of microwave energy through the can input and / or output window of microwave energy of the proposed design. At the same time, the coordination bandwidth at a level of ≤1.1 is 14.3%, which allows the use of a window for broadband devices.
Баночное окно ввода-вывода энергии СВЧ для передачи мощности СВЧ на волне Е11, показанное на фиг. 1а, работает следующим образом. СВЧ-мощность, поступившая на вход одного из отрезков прямоугольных волноводов, например отрезка прямоугольного волновода 3, переносится волной Н10, которая преобразуется на стыке отрезков прямоугольного волновода 3 и отрезка круглого волновода 1 в волну Е11 круглого волновода при указанных соотношениях размеров отрезков круглого волновода 1 и диэлектрического диска 2. Прошедшая через диэлектрический диск 2 СВЧ-мощность на волне Е11 преобразуется на стыке отрезка круглого волновода 1 и отрезка прямоугольного волновода 4 в волну Н10 и передается в нагрузку.The microwave energy input / output canal window for transmitting microwave power on the wave E 11 shown in FIG. 1a, works as follows. The microwave power supplied to the input of one of the segments of rectangular waveguides, for example, a segment of a
В соответствии с предлагаемым изобретением было изготовлено баночное окно ввода/вывода СВЧ-энергии на волне Е11, работающее в диапазоне 3 ГГц, конструкция которого показана на фиг. 1. Баночное окно содержит два отрезка волновода прямоугольного сечения 72×34 мм, между которыми расположен отрезок круглого волновода длиной 41,5 мм и внутренним диаметром 89 мм с впаянным в него диэлектрическим диском диаметром 89 мм и толщиной 12,5 мм, изготовленным из керамики ВК94-1. В прямоугольных волноводах равноудаленно от торцевых поверхностей круглого волновода на расстоянии 21 мм впаяны диафрагмы с окном связи 52×34 мм и толщиной 4 мм.In accordance with the invention, a canned microwave energy input / output window on the E 11 wavelength, operating in the 3 GHz band, the construction of which is shown in FIG. 1. The can window contains two segments of a waveguide of rectangular cross section 72 × 34 mm, between which there is a segment of a circular waveguide with a length of 41.5 mm and an internal diameter of 89 mm with a dielectric disk soldered into it with a diameter of 89 mm and a thickness of 12.5 mm made of ceramic VK94-1. In rectangular waveguides equidistant from the end surfaces of a circular waveguide at a distance of 21 mm, diaphragms with a 52 × 34 mm communication window and 4 mm thickness are soldered.
Таким образом, предложенное в изобретении баночное окно ввода и вывода энергии СВЧ может быть использовано при создании мощных и сверхмощных приборов СВЧ (например, клистронов, ЛБВ, магнетронов), а также современных мощных СВЧ-ускорителей, обеспечивая надежную передачу больших мощностей от СВЧ-прибора к ускоряющей системе.Thus, the canned microwave energy input and output window proposed in the invention can be used to create powerful and ultra-powerful microwave devices (for example, klystrons, TWTs, magnetrons), as well as modern powerful microwave accelerators, ensuring reliable transmission of high powers from a microwave device to the accelerating system.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019105410A RU2705563C1 (en) | 2019-02-26 | 2019-02-26 | Input/output round-to-rectangular waveguide of microwave energy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019105410A RU2705563C1 (en) | 2019-02-26 | 2019-02-26 | Input/output round-to-rectangular waveguide of microwave energy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2705563C1 true RU2705563C1 (en) | 2019-11-08 |
Family
ID=68501081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019105410A RU2705563C1 (en) | 2019-02-26 | 2019-02-26 | Input/output round-to-rectangular waveguide of microwave energy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2705563C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739214C1 (en) * | 2020-05-19 | 2020-12-22 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Microwave power output window |
| CN114975039A (en) * | 2022-05-24 | 2022-08-30 | 电子科技大学 | TE (time-out) device 11 Working mode ultra-wideband super-surface output window structure |
| RU2784583C1 (en) * | 2022-03-28 | 2022-11-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Waveguide window of can type |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3753171A (en) * | 1971-04-05 | 1973-08-14 | Varian Associates | Composite microwave window and waveguide transform |
| US4458553A (en) * | 1981-03-16 | 1984-07-10 | Compagnie Industrielle Des Mecanismes En Abrege C.I.M. | Window glass raising arm, in particular for an automobile vehicle |
| SU1607638A1 (en) * | 1988-07-11 | 1993-11-30 | B V Prokofev | Window for input/output of energy of shf device |
| RU2207655C1 (en) * | 2002-04-10 | 2003-06-27 | Галкин Валентин Сергеевич | Parison window for microwave energy input and/or output |
| RU2451362C1 (en) * | 2011-02-02 | 2012-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток") | Jar window for input and/or output of microwave energy |
-
2019
- 2019-02-26 RU RU2019105410A patent/RU2705563C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3753171A (en) * | 1971-04-05 | 1973-08-14 | Varian Associates | Composite microwave window and waveguide transform |
| US4458553A (en) * | 1981-03-16 | 1984-07-10 | Compagnie Industrielle Des Mecanismes En Abrege C.I.M. | Window glass raising arm, in particular for an automobile vehicle |
| SU1607638A1 (en) * | 1988-07-11 | 1993-11-30 | B V Prokofev | Window for input/output of energy of shf device |
| RU2207655C1 (en) * | 2002-04-10 | 2003-06-27 | Галкин Валентин Сергеевич | Parison window for microwave energy input and/or output |
| RU2451362C1 (en) * | 2011-02-02 | 2012-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток") | Jar window for input and/or output of microwave energy |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739214C1 (en) * | 2020-05-19 | 2020-12-22 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Microwave power output window |
| RU2784583C1 (en) * | 2022-03-28 | 2022-11-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Waveguide window of can type |
| CN114975039A (en) * | 2022-05-24 | 2022-08-30 | 电子科技大学 | TE (time-out) device 11 Working mode ultra-wideband super-surface output window structure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5043629A (en) | Slotted dielectric-lined waveguide couplers and windows | |
| Tribak et al. | Ultra-broadband high efficiency mode converter | |
| US9380695B2 (en) | Traveling wave linear accelerator with RF power flow outside of accelerating cavities | |
| CN108172962B (en) | Broadband circular waveguide directional coupler for microwave power measurement | |
| RU2705563C1 (en) | Input/output round-to-rectangular waveguide of microwave energy | |
| CN105489975A (en) | Microwave output window and manufacturing method thereof | |
| CN104037473A (en) | Novel ultra wide band box type output window | |
| US3439296A (en) | Microwave window employing a half-wave window structure with internal inductive matching structure | |
| US3593224A (en) | Microwave tube transformer-window assembly having a window thickness equivalent to one-quarter wavelength and metallic step members to transform impedance | |
| US20080068110A1 (en) | Symmetrized coupler converting circular waveguide TM01 mode to rectangular waveguide TE10 mode | |
| US2786185A (en) | Microwave output window | |
| US2952795A (en) | Electron discharge device | |
| US2966610A (en) | Electron beam tube | |
| US4219758A (en) | Traveling wave tube with non-reciprocal attenuating adjunct | |
| WO2023273906A1 (en) | Slow wave circuit, electromagnetic wave processing method, and related device | |
| CN110719683A (en) | Linear accelerating tube waveguide coupler | |
| RU2207655C1 (en) | Parison window for microwave energy input and/or output | |
| US2886742A (en) | Broadband output coupler | |
| US4668894A (en) | Waveguide coupler using three or more wave modes | |
| US3086181A (en) | Coaxial line to waveguide transition | |
| US5521551A (en) | Method for suppressing second and higher harmonic power generation in klystrons | |
| US2768327A (en) | Wave guide output circuit for a magnetron | |
| RU2451362C1 (en) | Jar window for input and/or output of microwave energy | |
| JP2928113B2 (en) | Pill box type vacuum window | |
| RU2516874C1 (en) | Travelling-wave tube |