SE532955C2

SE532955C2 - Anordning för generering av mikrovågor

Info

Publication number: SE532955C2
Application number: SE0601209A
Authority: SE
Inventors: Fredrik Olsson; Magnus Karlsson
Original assignee: Bae Systems Bofors Ab
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2010-05-18
Also published as: SE0601209A1; GB2462873A; GB0710855D0; GB2462873B; US7994966B1; US20110181460A1; FR3042063A1

Description

20 25 30 532 355 åtminstone delvis för elektroner transparenta rör på utsidan är försett med en andra elektriskt ledande struktur tvärs rörets längdriktning på avstånd från katodens cylinderfonnade rör för skapande av resonanskaviteteri den virtuella katodoscillatorn.

Genom införandet av en första och en andra elektriskt ledande struktur på det angivna sättet skapas en återkopplande kavitet med resonanta fenomen i strålkällan resulterande i en ökad verkningsgrad och höjd toppeffektverkningsgrad.

Enligt ett första fördelaktigt utförande av anordningen är avståndet di mellan den i katodens cylinderforrnade rör anordnade första elektriskt ledande strukturen och anodens åtminstone delvis transparanta rör väsentligen bestämt genom genererad mikrovågsvåglängd Ä enligt formeln: d; = X -« n/4, därn= l, 3, 5, och särskilt kan avståndet d; vara väsentligen M4.

Enligt ett andra fördelaktigt utförande av anordningen är avståndet d; mellan den på utsidan av anodens åtminstone delvis transparanta rör anordnade andra elektriskt ledande strukturen och katodens cylinderforrnade rör väsentligen bestämt genom genererad mikrovågsvàglängd 7» enligt formeln: d; = lt -i 11/4, därn = l, 3, S, och särskilt kan avståndet d; vara väsentligen M4.

Genom att enligt det första och det andra föreslagna fördelaktiga utförandet bestämma avstånden på angivet sätt, förbättras verkningsgraden för den virtuella katodoscillatom i koaxiellt utförande markant. Avstånden medför en positiv återkoppling på oscillationsförloppet som förstärks och därmed uppnås en ökad verkningsgrad.

Enligt ett annat föreslaget fördelaktigt utförande innefattar anordningen en justeringsmekanism för justering av avstånden di och d;. Justeringsrnekanismen kan därvid innefatta ett gängförband för axiell förskjutning av den första elektriskt ledande strukturen genom en vridningsrörelse. Vidare kan justeringsmekanismen innefatta ett gängförband för axiell förskjutning av den andra elektriskt ledande strukturen genom en vridningsrörelse. Genom dessa möjligheter till justering kan anordningen inj usteras lO 15 20 25 30 532 B55 optimalt baserat på experimentella resultat, beräkningar, simuleringar eller andra parametrar.

Den första och andra elektriskt ledande strukturen kan företrädesvis utgöras av en metall och som ett exempel föreslås aluminium.

För matning av anordningens katod är lämpligen en högspänningsgenerator ansluten till katodens transinissionsledare. Vidare är vågledaren for utmatning av mikrovågsstrålnjngen ansluten till en antenn. Antennen kan förslagsvis vara en hornantenn. I ett föreslaget utförande utgörs anordningens anod åtminstone delvis av ett nät. Alternativt kan anoden delvis utgöras av en tunn folie.

Uppﬁnningen kommer nedan att beskrivas närmare i exempliﬁerad form under hänvisning till bifogade ritningar där: Figur 1 schematiskt visar ett exempel på en känd koaxiell virtuell katodoscillator ingående i en anordning för generering av rnikrovågor.

Figur 2 schematisk visar ett exempel på en koaxiell virtuell katodoscillator enligt uppfinningen ingående i en anordning for generering av mikrovâgor.

Figur 3 visar ett mer detaljerat exempel på en koaxiell virtuell katodoscillator enligt uppfinningen ingående i en anordning för generering av mikrovågor.

Figur 4 schematiskt i blockform visar en komplett anordning för generering av mikrovågor innefattande en koaxiell virtuell katodoscillator enligt uppfinningen.

Den i figur l mycket schematiskt visade och kända koaxiella virtuella katodoscillatorn l innefattar en katod 2 i form av ett yttre cylinderformat rör och en anod 3 i form av ett inre cylinderforrnat rör. Katodoscillatorn är av en mycket enkel geometrisk konstruktion och bygger på att en så kallad virtuell katod 4 uppstår i anodens inre under vissa betingelser. Såsom framgår av figuren finns inga begränsande väggar i axiell led i anslutning till katod och anod. 10 15 20 25 30 532 355 Figur 2 visar lika schematiskt en modifiering av den kända koaxíella virtuella katodoscillatom for förbättring av verkningsgrad och höjning av toppeffekt. Enligt detta utförande är två elektriskt ledande strukturer 5, 6 införda. Strukturen 5 är anordnad på utsidan av anodens cylinderformade rör och tvärs rörets längdriktning.

Strukturen 6 är anordnad på insidan av katodens cylinderforrnade rör tvärs rörets längdriktriing. Avståndet mellan katodens avslutning och strukturen 5 har betecknats med d; och avståndet mellan anodens avslutning mot katoden och strukturen 6 har betecknats med di. Avstånden d; och d; bestäms ur den genererade våglängden enligt formeln: di: d2=)t*1'1/4,däfn=1, 3, Den koaxiella virtuella katodoscillatorn 1 kan ingå i en anordning för generering av mikrovågor visad i figur 4 och innefattande en hö gspänningsgenerator 7 ansluten till katodoscillatoms ingång och en antenn 8 ansluten till katodoscillatoms utgång.

Antennen kan vara en homantenn.

Katodoscillatorn med kringarrangemang visas och beskrivs nu mer i detalj under hänvisning till figur 3 både vad gäller utformning och funktion.

Hänvisningsbeteckningar som har motsvarighet i tidigare beskrivna figurer har givits samma hänvisningsbeteckningar i figuren 3. Enligt figur 3 är anod 3 och katod 2 anordnade i ett vakuumkammare 9 till vilket finns anslutning lO for en icke visad vakuumpump. Ett gängtörband ll gör att strukturens 6 avstånd dl till anoden 3 kan justeras genom en vridningsrörelse. Ett motsvarande gängförbaiid kan anordnas för att justera strukturens 5 avstånd d; till katoden 2. Anoden 3 är försedd med ett nät 12 som till viss del är transparant för fria elektriskt laddade partiklar. Anoden 3 övergår i en utgående vågledare 13, medan katoden 2 matas via en transmissionsledarc 14.

Katodoscillatorns konstruktion bygger på att en så kallad virtuell katod uppstår under vissa betingelser. När en spänningspuls med negativ potential via transmissions- ledaren 14 påläggs katoden 2 uppstår ett högt elektriskt fält mellan katoden 2 och anoden 3. Detta medför att elektroner faltemitteras ut från katodmaterialet.

Elektronerna accelereras därefter mot anodstrukturen och flertalet av elektronema kommer även att passera anoden och börja retarderas. Om vissa villkor är uppfyllda kommer on virtuell katod 4 att uppstå inne i anodstrukturen. På grund av att processen 10 532 'H55 är kraftigt olinj är inträffar fenomen som medför att mikrovågsstrålning genereras. De närmare förutsättningarna För rnikrovågsgenereringen beskrivs inte här då det tillhör kompetensområdet för ett fackman på området. Under rätta förutsättningar genereras mycket hög effekt under en kort period av typiskt storleksordningen 50-100 ns innan kortslutning inträffar. Genererade mikrovågor lämnar katodoscillatorns anod via den till anoden anslutna vågledaren 13 som har väsentligen samma radie som anoden 3.

De elektriskt ledande strukturerna 5 och 6 bidrager till skapandet av ett resonant fenomen som resulterar i högre verkningsgrad och ökad toppeffekt.

Uppñnningen är inte begränsad till de i ovanstående såsom exempel visade utföringsfonnerna utan kan underkastas modifikationer inom ramen för efterföljande patentkrav.

Claims

lO 15 20 25 30 532 355 Patentkrav

1. Anordning för generering av mikrovågor innefattande en virtuell katodoscillator i koaxiellt utförande med ett yttre cylinderforrnat rör utgörande en katod och anslutet till en transmissionsledare för matning av katoden med spänningspulser, samt ett inre cylinderformat åtminstone delvis för elektroner transparant rör utgörande en anod och anslutet till en vågledare för utmatning av mikrovågsstrålning genererad genom bildande av en virtuell katod inne i ett av anoden ornslutet område, kännetecknad av att katodens cylinderforrnade rör på insidan är försett med en första elektriskt ledande struktur tvärs rörets längdriktning på avstånd från anodens åtminstone delvis för elektroner transparanta rör och att anodens åtminstone delvis för elektroner transparenta rör på utsidan är försett med en andra elektriskt ledande struktur tvärs rörets längdriktning på avstånd från katodens cylinderforrnade rör för skapande av resonanskaviteter i den virtuella katodoscillatorn.

2. Anordning enligt patentkravet 1, kännetecknar! av att avståndet d; mellan den i katodens cylinderforrnade rör anordnade första elektriskt ledande strukturen och anodens åtminstone delvis transparanta rör är väsentligen bestämt genom genererad rnikrovågsvåglängd lt enligt formeln: d;=l.*n/4,därn=l,3,5,.....

3. Anordning enligt patentkravet 2, kännetecknar! av att avståndet d] är väsentligen M4.

4. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att avståndet d; mellan den på utsidan av anodens åtminstone delvis transparanta rör anordnade andra elektriskt ledande strukturen och katodens cylinderformade rör är väsentligen bestämt genom genererad mikrovågsvåglängd lt enligt formeln: d2:7wri/4,därn=1,3,5,

5. S. Anordning enligt patentkravet 4, kännetecknad av att avståndet d; är väsentligen M4. 10 l5 20 25 30 532 555

6. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att anordningen innefattar en justeringsmekanism för justering av avstånden di och dg.

7. Anordning enligt patentkravet 6, kännetecknad av att justeríngsmekanismen innefattar ett gängförband för axiell förskjutning av den första elektriskt ledande strukturen genom en vridningsrörelse.

8. Anordning enligt patentkravet 6 eller 7, kännetecknad av att justeringsrnekanisrnen innefattar ett gängförband för axiell förskjutning av den andra elektriskt ledande strukturen genom en vridningsrörelse.

9. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att den första och andra elektriskt ledande strukturen väsentligen består av aluminium.

10. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att transmissionsledaren för matning av katoden är ansluten till en hö gspänningsgenerator.

11. ll. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att vâgledaren för utm atning av mikrovågsstrålningen är ansluten till en antenn.

12. Anordning enligt patentkravet 10, kännetecknad av att antennen är en hornantenn.

13. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att anoden åtminstone delvis utgörs av ett nät.

14. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknar! av att anoden åtminstone delvis utgörs av en tunn folie.