RU86062U1

RU86062U1 - PULSE SHAPER

Info

Publication number: RU86062U1
Application number: RU2009114360/22U
Authority: RU
Inventors: Павел Юрьевич Чумерин; Владимир Николаевич Слинко; Виктор Алексеевич Ваулин
Priority date: 2009-04-15
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2009-08-20

Abstract

Формирователь импульсов, включающий СВЧ-генератор, соединенный элементом возбуждения с коаксиальным накопительным резонатором, коаксиальный тройник, имеющий разрядный промежуток в боковом плече и элемент связи формирователя с нагрузкой в выходном плече, отличающийся тем, что элемент связи с нагрузкой содержит проводящую стенку и N сопротивлений связи, включенных параллельно в коаксиальный тройник на расстоянии λ/4 от проводящей стенки, при этом каждое сопротивление связи выполнено в виде индуктивного витка, где N - целое число, λ - длина волны в свободном пространстве.A pulse generator comprising a microwave generator connected to an excitation element with a coaxial storage resonator, a coaxial tee having a discharge gap in the side shoulder and a coupling element of the driver with a load in the output shoulder, characterized in that the communication element with the load contains a conductive wall and N coupling resistances connected in parallel to the coaxial tee at a distance of λ / 4 from the conductive wall, with each coupling resistance made in the form of an inductive coil, where N is an integer, λ is the length waves in free space.

Description

Полезная модель относится к технике СВЧ, конкретно к области формирования импульсов СВЧ-энергии, и может быть использована в различных системах ВЧ питания электрофизической аппаратуры, например, ускорителей заряженных частиц, в радиолокации, при исследовании взаимодействия электромагнитных импульсов с различными средами и объектами.The utility model relates to microwave technology, specifically to the field of formation of microwave energy pulses, and can be used in various RF power supply systems of electrophysical equipment, for example, charged particle accelerators, in radar, in the study of the interaction of electromagnetic pulses with various media and objects.

Известны формирователи импульсов [Диденко А.Н., Юшков Ю.Г. Мощные СВЧ-импульсы наносекундной длительности. М.: Энергоатомиздат. 1984. 112 с.], основанные на накоплении СВЧ-энергии в резонансных объемах с последующим быстрым ее выводом в нагрузку. В качестве нагрузки формирователя могут выступать антенные устройства штатных РЛС (радиолокационные системы), что дает возможность их использования для решения радиолокационных задач [Юшков Ю.Г., Бадулин Н.Н., Бацула А.П. и др. Наносекундный радиолокатор с временной компрессией СВЧ-импульсов передатчика. Электромагнитные волны & электромагнитные системы.-1997.-Т.2, №6.-С.71-76].Known pulse shapers [Didenko AN, Yushkov Yu.G. Powerful microwave pulses of nanosecond duration. M .: Energoatomizdat. 1984. 112 pp.], Based on the accumulation of microwave energy in resonant volumes, followed by its rapid output to the load. Antenna devices of standard radars (radar systems) can act as a shaper load, which makes it possible to use them for solving radar problems [Yushkov Yu.G., Badulin NN, Batsula A.P. and others. Nanosecond radar with temporary compression of microwave pulses of the transmitter. Electromagnetic waves & electromagnetic systems.-1997.-T.2, No. 6.-S.71-76].

Известна конкретная реализация данного типа формирователей [Новиков С.А., Разин С.В., Сулакшин А.С., Чумерин П.Ю., Юшков Ю.Г. Формирователь СВЧ-импульсов. Авторское свидетельство СССР №1626365, Н01P 7/04, публ. 1990], содержащая резонатор, подключенный через элемент возбуждения к СВЧ-генератору и выполненный в виде закороченного с обеих концов отрезка цилиндрического волновода, газоразрядный коммутатор, размещенный в резонаторе и элемент связи с нагрузкой, выполненный в виде N отверстий (N-целое число), которые расположены в боковой стенки резонатора и размещены равномерно по окружности, отстоящей на расстоянии к(λ_в/2) от торцевой стенки резонатора, где λ_в - длина волны в волноводе, k - целое число. Через указанные отверстия к резонатору радиально подключены N отрезков прямоугольного волновода, широкие стенки которых расположены вдоль образующей цилиндрической поверхности резонатора.A specific implementation of this type of formers is known [Novikov S.A., Razin S.V., Sulakshin A.S., Chumerin P.Yu., Yushkov Yu.G. SHF pulser. USSR author's certificate No. 1626365, H01P 7/04, publ. 1990], comprising a resonator connected through an excitation element to a microwave generator and made in the form of a shorted segment of a cylindrical waveguide, a gas discharge switch located in the resonator and a load coupling element made in the form of N holes (N-integer), which are located in the side wall of the resonator and are evenly spaced around a circle spaced at a distance k (λ _in / 2) from the end wall of the resonator, where λ _in is the wavelength in the waveguide, k is an integer. Through these openings, N segments of a rectangular waveguide are radially connected through the openings, the wide walls of which are located along the generatrix of the cylindrical surface of the resonator.

Устройство работает следующим образом. Электромагнитная энергия от СВЧ-генератора поступает через элемент возбуждения во внутренний объем цилиндрического резонатора. Длина резонатора выбирается из условия: L=m(λ_в/2), где L - длина резонатора, m - целое число, показывающее сколько длин полуволн укладывается вдоль резонатора. При этом в резонаторе возбуждаются и начинают нарастать колебания типа H_01m. В процессе накопления энергии ее излучение через отверстия не происходит, так как они находятся на расстоянии k(λ_в/2) от закорачивающей стенки резонатора, т.е. в минимуме продольной составляющей магнитного поля. Когда амплитуда напряженности поля достигает величины, достаточной для СВЧ-пробоя, срабатывает газоразрядный коммутатор, при этом эффективная плоскость короткого замыкания с закорачивающей торцевой стенки резонатора переносится на плоскость расположения газоразрядного коммутатора. При этом отверстия оказываются в области максимального продольного магнитного поля, а накопленная в резонаторе энергия электромагнитного поля через N отрезков прямоугольных волноводов передается в нагрузку.The device operates as follows. Electromagnetic energy from the microwave generator enters through the excitation element into the internal volume of the cylindrical resonator. The cavity length is selected from the condition: L = m (λ _in / 2), where L is the cavity length, m is an integer showing how many half-wavelengths fit along the cavity. In this case, oscillations of the H _01m type are excited in the resonator and begin to grow. In the process of energy storage, its radiation through the holes does not occur, since they are located at a distance k (λ _in / 2) from the short-circuiting cavity wall, i.e. at the minimum of the longitudinal component of the magnetic field. When the amplitude of the field strength reaches a value sufficient for microwave breakdown, the gas-discharge switch is triggered, while the effective plane of the short circuit from the short-circuiting end wall of the resonator is transferred to the plane of the gas-discharge switch. In this case, the holes appear in the region of the maximum longitudinal magnetic field, and the electromagnetic field energy stored in the cavity through the N segments of rectangular waveguides is transferred to the load.

Наличие в устройстве N каналов вывода электромагнитной энергии позволяет использовать данный формирователь в качестве источника питания нескольких нагрузок, в частности, пассивных фазированных антенных решеток.The presence in the device of N channels of output of electromagnetic energy allows you to use this shaper as a power source for several loads, in particular, passive phased antenna arrays.

К недостаткам рассмотренного формирователя относится то, что он имеет ограничение на минимально возможную длительность СВЧ-импульса, которую можно получить на выходе формирователя. Так длительность импульса на выходе формирователя t_вых задается временем двойного пробега электромагнитной волны вдоль резонатора и определяется соотношением:The disadvantages of the considered shaper include the fact that it has a limitation on the minimum possible duration of the microwave pulse, which can be obtained at the output of the shaper. So the pulse duration at the output of the shaper t _o is set by the double-travel time of the electromagnetic wave along the resonator and is determined by the ratio:

где v - скорость переноса электромагнитной энергии в волноводе. С другой стороны известно [Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. М.: Из-во «Высшая школа».-1970.-T.1.-С.41], что волноводы с любой формой сечения могут передавать по пространству внутри волновода только волны с дисперсией со скоростью движения энергии по волноводу:where v is the rate of transfer of electromagnetic energy in the waveguide. On the other hand it is known [Lebedev I.V. Microwave equipment and devices. M .: Because of the Higher School .- 1970.-T.1.-C.41], that waveguides with any cross-sectional shape can transmit only waves with dispersion with the energy velocity along the waveguide through the space inside the waveguide:

где с - скорость света; ε, µ - относительные диэлектрическая и магнитная проницаемость среды, заполняющей волновод; λ_кр - критическая длина волны в волноводе; λ-длина волны в свободном пространстве. Таким образом, в волноводе скорость переноса энергии электромагнитной волной всегда меньше скорости волны распространяющейся в безграничной среде. Поэтому, как следует из соотношений (1) и (2), дисперсия накладывает ограничение на минимально возможную длительность СВЧ-импульса, которую можно получить на выходе формирователя и, как следствие, на функциональные возможности данного формирователя в случае, например, использования его в качестве источника излучения импульсных РЛС, поскольку, чем короче длительность импульса СВЧ-излучения, тем выше разрешающая способность РЛС по дальности. Причем с ростом длины волны излучения λ растет длительность на выходе данного формирователя. Более того, применение его в метровом диапазоне длин волн требует увеличения геометрических размеров поперечного сечения цилиндрического волновода, из которого изготовлен резонатор, поскольку для волн типа H₀₁, на которых возбуждается резонатор, выполняется соотношение λ_кр=1.64r, где r - радиус цилиндрического резонатора. Поскольку в волноводе могут распространяться волны с длиной волны только меньше λ_кр, то продвижение в диапазон длинных волн требует увеличения радиуса резонатора. Так, если радиус волновода в десятисантиметровом диапазоне длин волн составляет ≈17 см, то в метровом диапазоне длин волн не менее 170 см. Такие размеры формирователя становятся недопустимо большими с точки зрения условий его эксплуатации.where c is the speed of light; ε, µ - relative dielectric and magnetic permeability of the medium filling the waveguide; λ _cr - the critical wavelength in the waveguide; λ-wavelength in free space. Thus, in a waveguide, the speed of energy transfer by an electromagnetic wave is always less than the speed of a wave spreading in a limitless environment. Therefore, as follows from relations (1) and (2), the dispersion imposes a restriction on the minimum possible microwave pulse duration, which can be obtained at the output of the shaper and, as a consequence, on the functionality of this shaper in the case of, for example, using it as the radiation source of a pulsed radar, because the shorter the pulse duration of microwave radiation, the higher the resolution of the radar in range. Moreover, with increasing radiation wavelength λ, the duration at the output of this shaper increases. Furthermore, its application in the meter wavelength range requires an increase in the cross-sectional geometric dimensions of the cylindrical waveguide material of the resonator, since the waves of the type H _01, on which the resonator is excited, the relation λ _cr = 1.64r, where r - the radius of the cylindrical cavity . Since waves with a wavelength of only less than λ _cr can propagate in the waveguide, advancing into the long wavelength range requires an increase in the radius of the resonator. So, if the radius of the waveguide in the ten-centimeter wavelength range is ≈17 cm, then in the meter wavelength range of at least 170 cm. Such shaper dimensions become unacceptably large in terms of operating conditions.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели, принятым в качестве прототипа, является коаксиальный формирователь импульсов [Новиков С.А., Разин С.В., Чумерин П.Ю., Юшков Ю.Г. Формирователь импульса. Авторское свидетельство СССР №1752199, МПК Н03К 3/53, Н01Р 1/14, публ. 1992], содержащий СВЧ-генератор, соединенный элементом возбуждения с коаксиальным накопительным резонатором длиной L_p=n(λ_в/2), где n - целое число, коаксиальный тройник, с разрядным промежутком в боковом плече, и элементом связи формирователя с нагрузкой в выходном плече. Известно [Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. М.: Из-во «Высшая школа».-1970.-T.1.-С.38], что коаксиальные линии передач могут возбуждаться на волнах не обладающих дисперсией. Данный формирователь работает на низшем типе колебаний, соответствующего волнам, распространяющимся в коаксиальной линии без дисперсии. При отсутствии дисперсии фазовая скорость и скорость переноса электромагнитной энергии совпадают и равны скорости волны V_б в безграничной среде. При воздушном заполнении коаксиала (ε=µ=1)V_б=с и рабочая длина волны данного типа формирователя равна длине волны СВЧ-колебаний λ в свободном пространстве. В этом случае при заданной λ возможно достижение минимальной длительности импульса на выходе формирователя t_вых=λ/с=Т(n=1), где Т - период СВЧ-колебаний. Кроме того, работа формирователя на низшем типе колебаний требует выполнения условия [Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. М.: Из-во «Высшая школа».-1970.-T.1.-С.93], где D и d - диаметры наружного и внутреннего проводников коаксиала, соответственно. Таким образом, при работе формирователя в длинноволновом диапазоне не требуется увеличение поперечных размеров резонатора и тройника. Минимальные размеры диаметра D наружного проводника определяют допустимые величины накапливаемой в резонаторе СВЧ мощности из-за появления электрических пробоев. Геометрическая длина бокового плеча тройника жестко связана с рабочей длиной волны формирователя λ и составляет величину равную λ/4. Разрядник в данном устройстве реализован в виде зазора между закорачивающей стенкой и концом внутреннего проводника бокового плеча тройника. Зазор обеспечивает разницу в набеге фазы при распространении электромагнитной волны в боковом плече в режиме накопления и в режиме вывода накопленной энергии. Эта разница в точке ветвления тройника составляет π. Величина зазора разрядного промежутка тройника является достаточной, чтобы пробой в этом промежутке происходил при достижении в резонаторе максимальных высокочастотных полей с точки зрения его электрической прочности. Это позволяет получать на выходе формирователя СВЧ-импульсы мощностью в десятки мегаватт.Closest to the proposed utility model, adopted as a prototype, is a coaxial pulse shaper [Novikov S.A., Razin S.V., Chumerin P.Yu., Yushkov Yu.G. Pulse shaper. USSR author's certificate No. 1752199, IPC Н03К 3/53, Н01Р 1/14, publ. 1992], comprising a microwave generator connected by an excitation element with a coaxial storage resonator of length L _p = n (λ _in / 2), where n is an integer, a coaxial tee, with a discharge gap in the side arm, and a coupling element of the driver with a load in output shoulder. It is known [Lebedev I.V. Microwave equipment and devices. M .: Because of the Higher School .- 1970.-T.1.-C.38], that coaxial transmission lines can be excited on waves that do not have dispersion. This shaper operates on a lower type of oscillation corresponding to waves propagating in a coaxial line without dispersion. In the absence of dispersion, the phase velocity and the rate of transfer of electromagnetic energy coincide and are equal to the wave velocity V _b in an infinite medium. When the coaxial is air-filled (ε = µ = 1) V _b = s and the working wavelength of this type of shaper is equal to the wavelength of microwave oscillations λ in free space. In this case, for a given λ, it is possible to achieve the minimum pulse duration at the output of the shaper t _o = λ / s = T (n = 1), where T is the period of microwave oscillations. In addition, the operation of the shaper on the lower type of oscillation requires the fulfillment of the condition [Lebedev I.V. Microwave equipment and devices. M .: Because of the Higher School .- 1970.-T.1.-C.93], where D and d are the diameters of the outer and inner coaxial conductors, respectively. Thus, when the shaper operates in the long wavelength range, an increase in the transverse dimensions of the resonator and tee is not required. The minimum dimensions of the diameter D of the outer conductor determine the permissible values of the power accumulated in the microwave cavity due to the occurrence of electrical breakdowns. The geometric length of the lateral shoulder of the tee is rigidly connected with the working wavelength of the shaper λ and is equal to λ / 4. The arrester in this device is implemented in the form of a gap between the shorting wall and the end of the inner conductor of the side arm of the tee. The gap provides a difference in the phase incursion during the propagation of an electromagnetic wave in the side arm in the accumulation mode and in the mode of output of accumulated energy. This difference at the branch point of the tee is π. The gap size of the discharge gap of the tee is sufficient so that a breakdown in this gap occurs when the maximum high-frequency fields in the cavity are reached from the point of view of its electric strength. This allows you to receive at the output of the shaper microwave pulses with a power of tens of megawatts.

Устройство - прототип работает следующим образом. Электромагнитная энергия от СВЧ-генератора поступает во внутренние объемы резонатора и тройника. В процессе накопления электромагнитные волны, распространяющиеся в боковом плече, поступают в выходное плечо тройника, складываются в противофазе с волнами, распространяющимися вдоль резонатора, взаимно погашая друг друга, и электромагнитная энергия в нагрузку не поступает, накапливаясь в объеме резонатора. В конце процесса накопления происходит СВЧ-пробой в боковом плече тройника между торцевой поверхностью отрезка внутреннего проводника и закорачивающей стенкой. После этого электрическая длина бокового плеча принимает значение где - фазовая постоянная, тогда фаза волны, отраженной от закорачивающей стенки бокового плеча тройника и поступающей в точку ветвления коаксиального соединения, изменится на те и будет складываться в фазе с волной, поступающей из резонатора. Это означает, что накопленная в резонаторе энергия передается в выходное лечо тройника. При подключении выходного плеча тройника к согласованной нагрузке, накопленная энергия передается в нагрузку. Элементом связи формирователя с согласованной нагрузкой является поперечное сечение выходного плеча тройника.Device prototype works as follows. Electromagnetic energy from the microwave generator enters the internal volumes of the resonator and tee. In the process of accumulation, electromagnetic waves propagating in the lateral shoulder enter the outlet arm of the tee, add up in antiphase with waves propagating along the resonator, mutually cancel each other, and electromagnetic energy does not enter the load, accumulating in the resonator volume. At the end of the accumulation process, a microwave breakdown occurs in the lateral shoulder of the tee between the end surface of a segment of the inner conductor and the shorting wall. After that, the electric length of the side shoulder takes on the value Where is the phase constant, then the phase of the wave reflected from the shorting wall of the lateral shoulder of the tee and entering the branch point of the coaxial connection will change to those and will add up in phase with the wave coming from the resonator. This means that the energy stored in the resonator is transferred to the output of the tee. When the output arm of the tee is connected to a matched load, the stored energy is transferred to the load. The shaper coupling element with the matched load is the cross section of the outlet arm of the tee.

Реализация устройства позволяет существенно снизить поперечные размеры резонатора и тройника и получать на выходе формирователя наносекундные СВЧ-импульсы длительностью, сопоставимой с периодом СВЧ-колебаний, возбуждаемых в накопительном резонаторе, и мощностью в десятки мегаватт при диаметре внешнего проводника D=9 см.The implementation of the device allows to significantly reduce the transverse dimensions of the resonator and the tee and to obtain nanosecond microwave pulses at the output of the shaper, with a duration comparable to the period of microwave oscillations excited in the storage resonator and with a power of tens of megawatts with an outer conductor diameter of D = 9 cm.

Недостатком устройства - прототипа является ограниченность его функциональных возможностей при использовании его в качестве источника питания нескольких нагрузок. Так подключение его к таким многоканальным нагрузкам, как, например, пассивные фазированные антенные решетки, требует включения между элементом связи формирователя с нагрузкой дополнительных делителей мощности и согласующих элементов, что значительно усложняет волноводную систему устройства.The disadvantage of the device is a prototype is the limitations of its functionality when using it as a power source for several loads. So connecting it to such multi-channel loads, such as passive phased antenna arrays, requires the inclusion of additional power dividers and matching elements between the shaper’s communication element and the load, which greatly complicates the waveguide system of the device.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в расширении эксплуатационных характеристик коаксиального формирователя, позволяющих использовать его в качестве источника питания нескольких нагрузок.The technical result, which is achieved by the claimed utility model, is to expand the operational characteristics of the coaxial driver, allowing it to be used as a power source for several loads.

Указанный технический результат достигается тем, что в формирователе импульсов, включающем, как и прототип, СВЧ-генератор, соединенный элементом возбуждения с коаксиальным резонатором, коаксиальный тройник, имеющий разрядный промежуток в боковом плече и элемент связи формирователя с нагрузкой в выходном плече, в отличие от прототипа, элемент связи с нагрузкой содержит проводящую стенку и N сопротивлений связи, включенных параллельно в коаксиальный тройник на расстоянии λ/4 от проводящей стенки, при этом каждое сопротивление связи выполнено в виде индуктивного витка, где N -целое число.The specified technical result is achieved by the fact that in the pulse shaper, which includes, like the prototype, a microwave generator connected by an excitation element with a coaxial resonator, a coaxial tee having a discharge gap in the side shoulder and a coupling element of the shaper with the load in the output shoulder, unlike of the prototype, the coupling element with the load contains a conductive wall and N coupling resistances connected in parallel to the coaxial tee at a distance of λ / 4 from the conductive wall, with each communication resistance being EHO as an inductive coil, where N is an integer.

Величина входного сопротивления каждого сопротивления связи Z в месте подключения его в коаксиальную линию определяется соотношением:The value of the input resistance of each coupling resistance Z at the point of its connection to the coaxial line is determined by the ratio:

где Z_CB - сопротивление каждого элемента связи, R - сопротивление нагрузки каждого канала. Полное входное сопротивление N параллельно включенных сопротивлений связи Волновое сопротивление коаксиальной линии определяется соотношением Подбором величины Z_CB получаем Z_Л=Z_N. Тогда в выходном плече тройника от точки его ветвления до элемента связи будет режим бегущих волн. Для передачи максимальной мощности W, поступающей на выход формирователя в нагрузку, согласующие сопротивления элемента связи выполнены из реактивных элементов (т.е. без омических потерь) в виде индуктивного витка связи каждый.where Z _CB is the resistance of each communication element, R is the load resistance of each channel. Total input impedance N parallel connected resistances The impedance of a coaxial line is determined by the relation By choosing the value of Z _CB we get Z _Л = Z _N. Then in the output shoulder of the tee from the point of its branch to the communication element there will be a mode of traveling waves. To transfer the maximum power W supplied to the output of the shaper to the load, the matching resistances of the coupling element are made of reactive elements (i.e., without ohmic losses) in the form of an inductive coupling loop.

Пример выполнения предлагаемого устройства представлен на фиг.1. Устройство содержит коаксиальный резонатор 1, с одной стороны соединенный элементом возбуждения 2 с СВЧ-генератором 3, с другой стороны ограниченный коаксиальным тройником 4. В боковом плече 5 тройника находится разрядный промежуток 6. В выходном плече 7 тройника расположен элемент связи 8, содержащий проводящую стенку 9 и N сопротивлений связи 10, каждое из которых выполнено в виде индуктивного витка и соединено со своей нагрузкой 11.An example implementation of the proposed device is presented in figure 1. The device comprises a coaxial resonator 1, on the one hand connected by an excitation element 2 with a microwave generator 3, on the other hand limited by a coaxial tee 4. In the side arm 5 of the tee there is a discharge gap 6. In the output arm 7 of the tee there is a communication element 8 containing a conductive wall 9 and N of the communication resistance 10, each of which is made in the form of an inductive coil and connected to its load 11.

Устройство работает следующим образом. Электромагнитная энергия от СВЧ-генератора 3 через элемент возбуждения 2 поступает на вход резонатора 1. Во внутренних объемах резонатора 1 и закороченного плеча 5 тройника 4 возбуждается СВЧ-поле. Напряженность поля в области разрядного промежутка 6 в конце процесса возбуждения достигает величины, достаточной для самопробоя искрового СВЧ-разряда, закорачивающего разрядный промежуток 6. Электрическая длина бокового плеча 5 тройника 4 становится равной π/2. Начиная с этого момента электромагнитные волны, формируемые в боковом плече 5 совместно с волнами, распространяющимися вдоль оси резонатора 1, синфазно возбуждают выходное плечо 7 тройника 4. Вдоль выходного плеча 7 от точки ветвления тройника до входа элемента связи в соответствии с условием Z_Л=Z_N распространяется бегущая волна. В самом элементе связи от плоскости включения его в коаксиальную линию до проводящей стенки 9 получается режим смешанных волн. Связь с нагрузкой осуществляется сопротивлениями связи 10, выполненными в виде индуктивными витков помещенных в пучность магнитного поля смешанных волн. Поэтому точка включения каждого витка связи в коаксиальную линию расположена на расстоянии ≤λ/4 от проводящей стенки 9. Поскольку омические потери на сопротивлениях связи минимальны, устройство связи создает на входе суммарной нагрузки формирователя напряжение где W_i - мощность, передаваемая в нагрузку по каждому каналу связи.The device operates as follows. Electromagnetic energy from the microwave generator 3 through the excitation element 2 is fed to the input of the resonator 1. In the internal volumes of the resonator 1 and the shorted arm 5 of the tee 4, a microwave field is excited. The field strength in the region of the discharge gap 6 at the end of the excitation process reaches a value sufficient for self-breakdown of the microwave spark discharge shorting the discharge gap 6. The electric length of the lateral arm 5 of the tee 4 becomes π / 2. From this moment on, electromagnetic waves generated in the lateral arm 5 together with waves propagating along the axis of the resonator 1 in-phase excite the output arm 7 of the tee 4. Along the output arm 7 from the branch point of the tee to the input of the coupling element in accordance with the condition Z _Л = Z _N traveling wave propagates. In the communication element itself, from the plane of its inclusion in the coaxial line to the conductive wall 9, a mixed-wave mode is obtained. Communication with the load is carried out by coupling resistances 10, made in the form of inductive coils placed in the antinode of the magnetic field of mixed waves. Therefore, the point of inclusion of each coil of communication in the coaxial line is located at a distance ≤λ / 4 from the conductive wall 9. Since the ohmic losses at the coupling resistances are minimal, the communication device creates at the input the total load of the driver voltage where W _i is the power transmitted to the load on each communication channel.

Достижение технического результата иллюстрируется следующим примером. Требуется распределить СВЧ-мощность на выходе формирователя на шесть нагрузок величиной 50 Ом каждая. Параметры формирователя устройства-прототипа составляют: длина накопительного резонатора 153,4 см, длина бокового плеча 25,6 см, D=9 см, d=3 см, волновое сопротивление коаксиальной линии Z_Л=66 Ом, импульсная мощность СВЧ-генератора 11·10³ Вт, длительность импульса 3·10^-6 с, частота следования импульсов 150 Гц. На выходе формирователя длительность СВЧ-импульсов составляет 10·10^-9 с при импульсной мощности 7,8·10⁵ Вт. В предлагаемой полезной модели в выходном плече тройника на расстоянии 23 см от точки ветвления установлена проводящая стенка. На проводящей стенке на диаметре 6 см расположены шесть индуктивных витков связи, соединенные с центральным электродом коаксиала на расстоянии 8,5 см от внутренней поверхности проводящей стенки. Каждый индуктивный виток связи подключен к отдельному сопротивлению нагрузки величиной 50 Ом. Измерение СВЧ-мощности на выходе каждого канала термисторным мостом Я2М-64 с использованием термисторной головки М5-89 показало, что для каждого канала средняя СВЧ-мощность составляет ≈0,2 Вт, что соответствует импульсной мощности ≈1,3·10⁵ Вт и суммарной СВЧ-мощности на выходе формирователя ≈7,8·10⁵ Вт.The achievement of the technical result is illustrated by the following example. It is required to distribute the microwave power at the output of the shaper to six loads of 50 Ohms each. The parameters of the prototype device shaper are: the length of the storage resonator is 153.4 cm, the length of the side arm is 25.6 cm, D = 9 cm, d = 3 cm, the wave resistance of the coaxial line Z _L = 66 Ohms, the pulse power of the microwave generator is 11 10 ³ W, pulse duration 3 · 10 ^-6 s, pulse repetition rate of 150 Hz. At the output of the shaper, the duration of the microwave pulses is 10 · 10 ^-9 s with a pulse power of 7.8 · 10 ⁵ W. In the proposed utility model, a conductive wall is installed in the outlet shoulder of the tee at a distance of 23 cm from the branch point. On the conductive wall at a diameter of 6 cm are six inductive coupling coils connected to the central coaxial electrode at a distance of 8.5 cm from the inner surface of the conductive wall. Each inductive coupling loop is connected to a separate load resistance of 50 ohms. Measurement of the microwave power at the output of each channel with a Y2M-64 thermistor bridge using the M5-89 thermistor head showed that for each channel the average microwave power is ≈0.2 W, which corresponds to a pulse power of ≈1.3 · 10 ⁵ W and total microwave power at the output of the shaper ≈7.8 · 10 ⁵ watts.

Следовательно, использование предлагаемой полезной модели в качестве источника питания, работающего на несколько нагрузок, не требует включения между формирователем и нагрузками дополнительных делителей мощности и согласующих элементов, что значительно улучшает эксплуатационные характеристики рассматриваемых формирователей импульсов. Таким образом, предлагаемая полезная модель может иметь большое значение для техники получения и использования мощных наносекундных СВЧ-импульсов.Therefore, the use of the proposed utility model as a power source operating for several loads does not require the inclusion of additional power dividers and matching elements between the driver and the loads, which significantly improves the operational characteristics of the considered pulse shapers. Thus, the proposed utility model can be of great importance for the technique of obtaining and using powerful nanosecond microwave pulses.

Claims

A pulse generator comprising a microwave generator connected to an excitation element with a coaxial storage resonator, a coaxial tee having a discharge gap in the side shoulder and a coupling element of the driver with a load in the output shoulder, characterized in that the communication element with the load contains a conductive wall and N coupling resistances connected in parallel to the coaxial tee at a distance of λ / 4 from the conductive wall, with each coupling resistance made in the form of an inductive coil, where N is an integer, λ is the length waves in free space.