SU248850A1 - Электронный вакуумный прибор свч-диапазона - Google Patents

Description

Приборы магнетронного типа (магнетроны, амплитроиы, платинотроны и др.) общеизвестны и широко примен ютс  в различных област х электроники сверхвысоких частот, преимущественно дл  радиосв зи и радиолокации . Преимуществом приборов этого типа  вл етс  их сравнительно высокий к.п.д. (50- 70%) при высокой выходной мощности, отдаваемой в -имлульсе.

Цель изобретени  - создание магнетронного прибора, способного непрерывно генерировать мощные СВЧ-колебани , что позволило бы использовать такой прибор дл  решени  задач не только радиосв зи, но и энергетики.

В качестве резонансной системы в предложенном приборе используетс  круглый волноводный резонатор с колебани ми Hoip . Такой волноводный резонатор с колебани ми Ншр при большом объеме имеет достаточно разреженный спектр, поскольку колебани  Ншр выгодно отличаютс  от остальных колебаний тем, что имеют наивысшую добротность.

Начальное формирование электронных  зычков облегчаетс  увеличением высокочастотного пол  в прикатодной области. Чтобы добитьс  этого, предлагаетс  катод выполнить в виде такой же периодической структуры, что и анод. При синфазных колебани х обеих периодических структур в горикатодной области будут такие же пол , как и в прианодной.

2 Совместные колебани  в анодной и катодной системах можно получить, св зыва  эти системы с общим высокодобротным резонатором. В этом случае колебани  анодной и катодной

систем как бы вынуждаютс  колебани ми, резонатора . При этом катодна  и анодна  электродные системы могут быть взаимно расположены либо как в нормальном магнетроне, либо как в инверсном. Анодные потери можно

существенно снизить, если устранить орбитальное движение электронов.

Дл  получени  пр молинейной траектории электронов предполагаетс  эмиттирующую часть катода выполнить в виде нитей или тросиков (термокатодов) из тугоплавкого металла (например, вольфрама), которые утоплены в продольных пазах катода на глубину, обеспечивающую устранение кругового орбитального движени .

Па фиг. 1 схематически показан предложенный прибор в поперечном сечении, у которого взаимное расположение анодной и катодной электродных систем соответствует нормальному магнетрону; на фиг. 2 - аналогичный

прибор инверсного типа (обратное расположение , анодной и катодной электродных систем ); на фиг. 3 - расположеппе термокатода на элементе катодной электродной системы. Электроды прибора расположены внутри

с последним расположены две электродные системы - анодна  и катодна . Анодна  система состоит из несколы-;их элементов 2, расположенных по окружности и выт нутых вдоль оси прибора.

(На фиг. i и 2 показано 16 таких стержней, однако их количество может быть больше или меньше этой величины). Каждый элемент представл ет собой металлический стержень пр моугольного или иного сечени . Эти элементы (стержни) расположены по окружности таким образом, что каждые два соседних обраш .ены один к другому своими узкими сторонами и разделены щелью 5.

Катодна  электродна  система также состоит из нескольких элементов (стержней) 4, расположенных по окружности, соосной с анодной электродной системой. Число элементов в катодной и анодной электродных системах одинаково. Каждый элемент анодной системы расположен против одного из элементов катодной системы так,.что кажда  ш,ель 5 между элементами анодной системы расположена против ш,ели 5 между элементаМИ катодной системы.

При этом катодна  электродна  система может быть расположена как внутри анодной системы, как в обычном приборе магнетронного типа (фиг. 1), и наоборот, как в приборе инверсно-магпетронного типа (фиг. 2).

В стенках круглого волновода, а также в элементах электродных систем, могут быть предусмотрены каналы (на фиг. показаны) дл  жидкостного охлаждени , например дистиллированной водой.

Кольцевое пространство 6 между наружной электродной системой и внутренней стенкой круглого волноводного резонатора / соедин етс  пространством 7, образованным внутренйей электродной системой, через ш,ели 3 и 5. При этом пространства ( и 7 образуют обш;ую единую полость, в которой возбуждаютс  электромагнитные колебани . Кольцевое иространство 8 между обеими электродными систем ам:И  вл етс  пространством взаимодействи  электромагнитного, нол , возбуледаемого в резонаторной системе, с нотоком электронов.

Катод выполнен не в виде сплошного цилиндра , а в виде нескольких расположенных по окружности элементов (стержней или ламелей ) 4, разделенных щел ми 5. Общий дл  всей катодной системы подогреватель всей поверхности катода (как в обычных магнетронах ) при этом отсутствует.

Электроны испускаютс  отдельными термокатодами (исиускател ми) Я расположенными Б продольных пазах 10 на поверхности элементов катодной электродной системы, обращенной к пространству взаимодействи . Испускателем может быть как ир моканальный , так и подогревный термокатод.

рого соединен с катодом, а другой конец 12 присоединен к токоподводу, через который на испускатель подаетс  напр лсение канала.

Эмисси  электронов происходит неравномерно со всей поверхности катода, а лишь из отдельных испускателей, расположенных в продольных пазах элементов катодной электродной системы. Каждый иопускатель 9 расположен не заподлицо с кра ми паза 13 (в котором он распололсен ), а несколько глубже, т. е. в приборе (фиг. 1) рассто ни  от продольной оси симметрии прибора до обращенной к пространству взаимодействи  поверхности каждого испускател  меньше, чем рассто ни  от той же оси до обращенной к пространству взаимодействи  поверхности каждого из элементов катодной электродной системы; дл прибора инверсного типа (фиг. 2) наоборот рассто ни 

от оси прибора до испуокателей больше, чем до поверхности катодных элементов.

Па одном элементе 4 катодной системы может располагатьс  не один паз 10 с испускателем 9, а несколько. Р д элементов не

иметь пазов с исиускател ми, но нри этом расположение испускателей должно определенную периодичность, т. е. они должны располагатьс  через один или два, или три и т. д. элемента. Если прин ть, что начальна  скорость электрона равна нулю и на него действуют силы, определ емые напр лсенност ми статических электрического и магнитного полей Е н Н, перпендикул рных одно другому, то глубина, на которую необходимо

погрузить эмиттеры дл  устранени  кругового движени , оказываетс  равной

8 - - j № Я2

Дл  увеличени  общей мощности юрибора можно использовать несколько анодно-катодных систем описанного типа, располага  их вдоль оси цилиндрического резонатора со сдвигом, кратным половине волноводной длины волны. При возбуждении колебани  По1р цилиндрического резонатора в целом отдельные системы будут работать в унисон и их мощность будет складыватьс ; установление совместных колебаний анодной и катодной систем происходит за счет св зи этих систем с общим высокодобротным резонатором.

Предмет изобретени  1. Электронный вакуумный прибор СВЧдиапазона со скрещенными магнитным и электрическим пол ми, работающий на принципе взаимодействи  лет щих электронов с электромагнитным полем и содержащий резонаторную систему, имеющую круговую периодическую симметрию и расположенную параллельно силовым лини м магнитного пол , а также две соосные с ней и присоединенные к источнику напр жени  катодную и анодную электродные системы, между которыми расположено пространство взаимодействи  элексистема  вл етс  источ-ником электронов и имеет вид полого цилиндрического тела, а аиодиа  электродна  система выполнена в виде нескольких электрически св занных между собой элементов, при этом каждые два соседних элемента разделены щелью, котора  расположена параллельно оси симметрии всей системы и соедин ет полость резонатора с пространством взаимодействи , отличающийс  тем, что, с целью значительного повышени  СВЧ-мощности, генерируемой прибором в непрерывном режиме, резонаторна  система представл ет собой отрезок волноводной линии круглого сечени , а катодна  электродна  система выполнена в виде полого цилиндра со сквозными щел ми, которые раздел ют его на несколько электрически между собой св занных элементов (ламелей), причем, по крайней мере, часть этих элементов имеет на своей обращенной к пространству взаимодействи  стороне одно или несколько выт нутых в длину углублений, продольна  ось которых параллельна щел м, а в каждом из углублений параллельно Им на одинаковых рассто ни х от оси круговой симметрии прибора расположены термокатоды (испускатели).

2.Прибор но п. 1, отличающийс  тем, что количество щелей в обеих электродных системах одинаково, причем ось каждой из. щелей одной электродной системы лежит на одной пр мой с осью одной из щелей другой электродной системы.

3.Прибор по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что щели калсдой из электродных систем расположены на одинаковых угловых рассто ни х одна от другой.

4.Прибор по пп. 1-3, отличающийс  тем, что элементы катодной электродной системы,

в которых имеютс  углублени  с размещенными в них испускател ми, наход тс  на одинаковом угловом рассто нии один от другого.

5.Прибор по пп. 1-4, отличающийс  тем, что каждый испускатель по всей своей длине находитс  ниже кра  углублени , в котором он расположен.

6.Прибор но пп. 1-5, отличающийс  тем, что, по крайней мере, часть каждого из элементов катодной электродной системы со стороны , обращенной к нространству взаимодействи , изготовлена из материала с низким коэффициентом вторичной эмиссии.

7.Прибор по ип. 1-6, отличающийс  тем, что элементы обеих электродных систем имеют

внутренние полости дл  жидкостного охлаждени .

8.Прибор по пп. 1-7, отличающийс  тем, что он содержит несколько аналогичных анодно-катодных систем, расположенных вдоль

общей оси цилиндрического резонатора - отрезка волловода со сдвигом, кратным половине волноводной длины волны.

9.Прибор по пп. 1-8, отличающийс  тем, что катодна  электродна  система расположена внутри соосной с ней анодной электродной системой.

10.Прибор по пп. 1-8, отличающийс  тем, что катодна  электродна  система расположена снаружи соосной с ней анодной системой.

А5

/713 ff

п