ВЫВОД ЭНЕРГИИ МОЩНОГО СВЧ-ПРИБОРА Российский патент 2006 года по МПК H01J23/36 

Предлагаемое изобретение относится к области электровакуумных СВЧ-приборов, конкретнее к мощным СВЧ-приборам с коаксиальными или коаксиально-волноводными выводами энергии.

Известны СВЧ-приборы с коаксиальными выводами энергии, внутренний проводник которых закреплен на керамическом (или стеклянном) вакуумном уплотнении, например платинотрон (амплитрон) QK 434 (1). Недостатком таких конструкций является ограничение средней мощности прибора из-за ограничения теплоотвода от внутреннего проводника коаксиального вывода энергии.

Известны СВЧ-приборы с коаксиально-волноводными выводами энергии, внутренний проводник которых соединен с внутренним проводником коаксиального четвертьволнового шлейфа, например амплитроны МУ-4, МУ-5 (2, 3). Охлаждение внутреннего проводника коаксиального вывода энергии осуществляется через внутренний проводник коаксиального четвертьволнового шлейфа, материал которого имеет хорошую теплопроводность. Этот материал должен также обладать механической прочностью и формоустойчивостью, коэффициентом термического расширения (КТР), совпадающим или близким с КТР вывода энергии и малыми СВЧ-потерями. Таким материалом может быть, например, хромовая бронза с медным покрытием. Однако такие конструкции имеют ограничение по средней мощности, т.к. при повышении средней мощности прибора из-за недостаточности теплоотвода внутренний проводник коаксиала может перегреваться, что в свою очередь может привести к отказу работы прибора.

Предлагается свободная от указанных недостатков конструкция коаксиального или коаксиально-волноводного вывода энергии. Отличие конструкции в том, что внутренние проводники коаксиалов вывода энергии и четвертьволнового шлейфа выполнены в виде трубок, внутри которых размещены трубки, соединенные втулкой, имеющей срезы в виде сегментов, расположенных симметрично оси втулки с противоположных сторон, а цилиндрическая часть этой втулки соединена с внутренней поверхностью наружной трубки внутреннего проводника коаксиального вывода энергии. В этой конструкции внутренний проводник коаксиального или коаксиально-волноводного вывода охлаждается жидкостью, которую подводят через внутренний проводник коаксиального четвертьволнового шлейфа.

Подача жидкости во внутренние проводники коаксиалов вывода энергии и четвертьволнового шлейфа осуществляется через размещенные внутри них трубки, соединенные через втулку. Наличие трубок и такой втулки обеспечивает равномерное распределение охлаждающей жидкости по всей длине внутреннего проводника коаксиала. Для обеспечения жесткости крепления коаксиала внутренние трубки изготавливают из нержавеющей стали, а для уменьшения СВЧ-потерь наружные трубки - из меди.

На фиг.1 представлена схема предлагаемой конструкции, где:

1 - внутренний проводник коаксиально-волноводного вывода энергии;

2 - внутренний проводник коаксиального четвертьволнового шлейфа;

3 - наружный проводник коаксиально-волноводного вывода энергии;

4 - наружный проводник коаксиального четвертьволнового шлейфа;

5 - трубка из нержавеющей стали, расположенная внутри внутреннего проводника коаксиального вывода энергии;

6 - трубка из нержавеющей стали, расположенная внутри внутреннего проводника четвертьволнового шлейфа;

7 - втулка, соединяющая трубки 5 и 6;

8 - волновод;

9 - резонаторная система магнетрона;

10 - вход охлаждающей жидкости;

11 - выход охлаждающей жидкости;

12 - кольцо с отверстиями для закрепления трубки 5 и обеспечения прохождения жидкости для охлаждения трубок 1 и 2;

13 - трубка для подачи охлаждающей жидкости в трубку внутреннего проводника коаксиального вывода энергии.

На фиг.2 представлен разрез фиг.1 по линии А, из которого видна схема соединения втулки 7 с трубками 1, 2, 6 а также видны срезы в виде сегментов, симметрично расположенных относительно оси втулки, на котором:

1 - наружная трубка внутреннего проводника коаксиально-волноводного вывода энергии;

2 - наружная трубка внутреннего проводника коаксиального четвертьволнового шлейфа;

3 - наружный проводник коаксиально-волноводного вывода энергии;

4 - наружный проводник коаксиального четвертьволнового шлейфа;

6 - внутренняя трубка из нержавеющей стали внутреннего проводника четвертьволнового шлейфа;

7 - втулка, соединяющая трубки 5 и 6 (фиг.1);

14 - поверхность, по которой втулку 7 соединяют с трубкой 1;

15 - срезы на втулке в виде сегментов.

Предлагаемая конструкция опробована при разработке магнетрона непрерывного действия с выходной мощностью 50 кВт, работающего на частоте 2450 МГц. Диаметр трубки 1 - 10 мм, диаметр трубки 2 - 10 мм, диаметр наружного проводника четвертьволнового шлейфа 4 - 20 мм, диаметр внутренних трубок 5 и 6 - 6 мм.

Расход охлаждающей жидкости (дистиллированной воды) через внутренний проводник коаксиального вывода составил 4 л/мин при перепаде давления 6 кгс/см². При этом магнетрон стабильно работал при выходной мощности 52 кВт.

Предлагаемое изобретение относится к мощным электровакуумным СВЧ-приборам с коаксиальными или коаксиально-волноводными выводами энергии. Техническим результатом является обеспечение прочности вывода энергии при повышении средней мощности прибора. Внутренние проводники коаксиалов вывода энергии и четвертьволнового шлейфа выполнены в виде медных трубок, внутри которых размещены трубки из нержавеющей стали, по которым поступает охлаждающая жидкость, например дистиллированная вода. Трубки из нержавеющей стали соединены между собой втулкой, имеющей срезы в виде сегментов. Срезы расположены симметрично оси втулки с противоположных сторон. Цилиндрическая часть втулки соединена с внутренней поверхностью наружной трубки внутреннего проводника коаксиального вывода. 2 ил.

Вывод энергии мощного СВЧ-прибора коаксиального или коаксиально-волноводного типа с креплением внутреннего проводника коаксиала на внутреннем проводнике коаксиального четвертьволнового шлейфа, отличающийся тем, что внутренние проводники коаксиалов вывода энергии и четвертьволнового шлейфа выполнены в виде трубок, внутри которых размещены трубки, соединенные втулкой, имеющей срезы в виде сегментов, расположенных симметрично оси втулки с противоположных сторон, а цилиндрическая часть этой втулки соединена с внутренней поверхностью наружной трубки внутреннего проводника коаксиального вывода энергии.