eng
Выпуск #7/2015
Н.Скрипкин, П.Чумерин, Ю.Юшков, В.Ваулин, В.Слинко, А.Пересыпкин
ГЕНЕРАТОРНЫЙ СВЧ-МОДУЛЬ НА ОСНОВЕ МАГНЕТРОНА Х-ДИАПАЗОНА И РЕЗОНАНСНОГО СВЧ-КОМПРЕССОРА
ГЕНЕРАТОРНЫЙ СВЧ-МОДУЛЬ НА ОСНОВЕ МАГНЕТРОНА Х-ДИАПАЗОНА И РЕЗОНАНСНОГО СВЧ-КОМПРЕССОРА
Просмотры: 2719
Обсуждается практическая реализация генераторного СВЧ-модуля на базе спроектированного в ОАО "Плутон" безнакального магнетрона "Вакуум-33", для изготовления которого не требуется дополнительной подготовки производственных мощностей.
Теги: generating microwave module non-heated magnetron resonant microwave compression безнакальный магнетрон генераторный свч-модуль резонансная свч-компрессия
Д
ля реализации временного сжатия энергии импульсов электромагнитного излучения на выходе генератора или усилителя размещают резонансный СВЧ-компрессор. Этот метод используется в ускорительной технике для увеличения энергии заряженных частиц при сохранении энергетического потенциала системы ВЧ-питания [1]. В радиолокации метод резонансной СВЧ-компрессии обеспечивает повышение разрешающей способности РЛС и позволяет увеличить дальность электромагнитного воздействия на электронную технику [2].[1]
Специалистами ОАО "Плутон" и Томского политехнического университета разработан генераторный СВЧ-модуль с резонансной СВЧ-компрессией импульса с использованием безнакального магнетрона Х-диапазона частот "Вакуум-33" (рис.1). Рассмотрим схему построения этого модуля и конструкцию резонансной системы компрессии.
Резонансный СВЧ-компрессор модуля выполнен на основе медного цилиндрического сверхразмерного резонатора, ограниченного со стороны входа элементом связи с волноводным трактом, а со стороны выхода – волноводным Т-образным сочленением круглого волновода диаметром 55 мм и прямоугольным волноводом сечением 28 Ч 12 мм2. В резонаторе и боковом плече тройника возбуждаются колебания типов Н11 и Н10 соответственно. Значение добротности резонансной системы компрессора составляет 30 000, а разнос рабочего типа колебаний относительно ближайшего паразитного колебания – 50 МГц. Прямоугольное плечо соединения закорочено, и на расстоянии четверти длины волны от короткозамыкателя в волноводе размещается пусковой электрод газового разрядника тригатронного типа. Круглое плечо Т-образного сочленения с помощью перехода с круглого на прямоугольный волновод сечением 23 Ч 10 мм 2 соединено с волноводной детекторной секцией 2, предназначенной для индикации импульсов на выходе резонансного компрессора. Энергия излученных импульсов поглощается в волноводной нагрузке 2. Запуск разрядника осуществляется от схемы высоковольтного питания, которая обеспечивает напряжение 3 кВ и длительность импульса 500 нс.
Для согласования магнетрона с резонансным импульсным СВЧ-компрессором в тракт возбуждения устанавливается циркулятор с волноводной нагрузкой 1 (см. рис.1), которая поглощает энергию, отраженную от входа в компрессор в процессе возбуждения резонансной системы. Циркулятор обеспечивает развязку в 30 дБ между плечами, подключенными к компрессору и выходу магнетрона, и прямые потери на уровне 0,2 дБ. Между волноводной нагрузкой 1 и циркулятором размещена волноводная детекторная секция 1, которая служит для индикации сигнала, поступающего в нагрузку. Для настройки частоты магнетрона на частоту резонансного компрессора используется система автоматической подстройки частоты. С помощью детекторной секции контролируются процессы возбуждения резонансной системы компрессора.
Для обеспечения электрической прочности циркулятора и резонансного компрессора используется газ аргон. Рабочее давление составляет 5 атмосфер. Радиопрозрачные окна, размещенные на выходе компрессора и входе в циркулятор, обеспечивают герметизацию рабочих объемов циркулятора и устройств компрессора. Наполнение, сброс и контроль давления газа осуществляются посредством газовой системы.
С помощью системы индикации контролировались процессы накопления энергии в резонансной системе компрессора и параметры выходного излучения. Форма, длительность и частота повторения импульсов измерялись и фиксировались с помощью осциллографа LeCroy. Из полученных осциллограмм видно, что время возбуждения резонансной системы компрессии составило 500 нс (рис.2а), а длительность выходного СВЧ-импульса по уровню 0,1 амплитуды равна 4,5 нс (рис.2б).
Пиковая мощность на выходе генераторного СВЧ-модуля была определена по средней мощности, измеренной ваттметром М3–22 с термисторной головкой типа М5–43.
Основные параметры генераторного СВЧ-модуля:
• пиковая мощность: 300 кВт;
• длительность импульсов: 4,5 нс;
• частота повторения импульсов: 2200 Гц;
• время готовности: не более 30 с;
• напряжение питающей сети: 27 В;
• вес: 5 кг;
• габариты (длина Ч ширина Ч высота): 965 Ч 195 Ч 205 мм.
ЛИТЕРАТУРА
1. Диденко А., Юшков Ю. Мощные СВЧ импульсы наносекундной длительности. – М.: Энергоатомиздат, 1984, 112 с.
2. Yushkov Yu., Novikov A., Artemenko S., Chumerin P., Shpuntov R. Development of high power microwave compressors. – Pulsed Power Plasma Science, June 17–22, 2007. Albuquerque, New Mexico USA. Р. 1822–1825.
3. Манько А., Слинко В., Чумерин П. и др. Установка с резонансной импульсной компрессией для получения мощных сверхвысокочастотных импульсов двухсантиметрового диапазона // ПТЭ. 2004. № 3. С. 106–109.
--------------------------------------------------------------------------------
[1] Скрипкин Н., Чумерин П., Юшков Ю. Перспективы создания генераторных СВЧ-модулей на основе безнакальных магнетронов и резонансных СВЧ-компрессоров // Электроника: НТБ. 2015. № 3.
ля реализации временного сжатия энергии импульсов электромагнитного излучения на выходе генератора или усилителя размещают резонансный СВЧ-компрессор. Этот метод используется в ускорительной технике для увеличения энергии заряженных частиц при сохранении энергетического потенциала системы ВЧ-питания [1]. В радиолокации метод резонансной СВЧ-компрессии обеспечивает повышение разрешающей способности РЛС и позволяет увеличить дальность электромагнитного воздействия на электронную технику [2].[1]
Специалистами ОАО "Плутон" и Томского политехнического университета разработан генераторный СВЧ-модуль с резонансной СВЧ-компрессией импульса с использованием безнакального магнетрона Х-диапазона частот "Вакуум-33" (рис.1). Рассмотрим схему построения этого модуля и конструкцию резонансной системы компрессии.
Резонансный СВЧ-компрессор модуля выполнен на основе медного цилиндрического сверхразмерного резонатора, ограниченного со стороны входа элементом связи с волноводным трактом, а со стороны выхода – волноводным Т-образным сочленением круглого волновода диаметром 55 мм и прямоугольным волноводом сечением 28 Ч 12 мм2. В резонаторе и боковом плече тройника возбуждаются колебания типов Н11 и Н10 соответственно. Значение добротности резонансной системы компрессора составляет 30 000, а разнос рабочего типа колебаний относительно ближайшего паразитного колебания – 50 МГц. Прямоугольное плечо соединения закорочено, и на расстоянии четверти длины волны от короткозамыкателя в волноводе размещается пусковой электрод газового разрядника тригатронного типа. Круглое плечо Т-образного сочленения с помощью перехода с круглого на прямоугольный волновод сечением 23 Ч 10 мм 2 соединено с волноводной детекторной секцией 2, предназначенной для индикации импульсов на выходе резонансного компрессора. Энергия излученных импульсов поглощается в волноводной нагрузке 2. Запуск разрядника осуществляется от схемы высоковольтного питания, которая обеспечивает напряжение 3 кВ и длительность импульса 500 нс.
Для согласования магнетрона с резонансным импульсным СВЧ-компрессором в тракт возбуждения устанавливается циркулятор с волноводной нагрузкой 1 (см. рис.1), которая поглощает энергию, отраженную от входа в компрессор в процессе возбуждения резонансной системы. Циркулятор обеспечивает развязку в 30 дБ между плечами, подключенными к компрессору и выходу магнетрона, и прямые потери на уровне 0,2 дБ. Между волноводной нагрузкой 1 и циркулятором размещена волноводная детекторная секция 1, которая служит для индикации сигнала, поступающего в нагрузку. Для настройки частоты магнетрона на частоту резонансного компрессора используется система автоматической подстройки частоты. С помощью детекторной секции контролируются процессы возбуждения резонансной системы компрессора.
Для обеспечения электрической прочности циркулятора и резонансного компрессора используется газ аргон. Рабочее давление составляет 5 атмосфер. Радиопрозрачные окна, размещенные на выходе компрессора и входе в циркулятор, обеспечивают герметизацию рабочих объемов циркулятора и устройств компрессора. Наполнение, сброс и контроль давления газа осуществляются посредством газовой системы.
С помощью системы индикации контролировались процессы накопления энергии в резонансной системе компрессора и параметры выходного излучения. Форма, длительность и частота повторения импульсов измерялись и фиксировались с помощью осциллографа LeCroy. Из полученных осциллограмм видно, что время возбуждения резонансной системы компрессии составило 500 нс (рис.2а), а длительность выходного СВЧ-импульса по уровню 0,1 амплитуды равна 4,5 нс (рис.2б).
Пиковая мощность на выходе генераторного СВЧ-модуля была определена по средней мощности, измеренной ваттметром М3–22 с термисторной головкой типа М5–43.
Основные параметры генераторного СВЧ-модуля:
• пиковая мощность: 300 кВт;
• длительность импульсов: 4,5 нс;
• частота повторения импульсов: 2200 Гц;
• время готовности: не более 30 с;
• напряжение питающей сети: 27 В;
• вес: 5 кг;
• габариты (длина Ч ширина Ч высота): 965 Ч 195 Ч 205 мм.
ЛИТЕРАТУРА
1. Диденко А., Юшков Ю. Мощные СВЧ импульсы наносекундной длительности. – М.: Энергоатомиздат, 1984, 112 с.
2. Yushkov Yu., Novikov A., Artemenko S., Chumerin P., Shpuntov R. Development of high power microwave compressors. – Pulsed Power Plasma Science, June 17–22, 2007. Albuquerque, New Mexico USA. Р. 1822–1825.
3. Манько А., Слинко В., Чумерин П. и др. Установка с резонансной импульсной компрессией для получения мощных сверхвысокочастотных импульсов двухсантиметрового диапазона // ПТЭ. 2004. № 3. С. 106–109.
--------------------------------------------------------------------------------
[1] Скрипкин Н., Чумерин П., Юшков Ю. Перспективы создания генераторных СВЧ-модулей на основе безнакальных магнетронов и резонансных СВЧ-компрессоров // Электроника: НТБ. 2015. № 3.
Отзывы читателей
