ИМПУЛЬСНЫЙ ДВУХКАСКАДНЫЙ МОНОБЛОЧНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ СВЧ НА АМПЛИТРОНАХ Российский патент 2014 года по МПК H03F3/58 

Изобретение относится к электронной технике СВЧ и может быть использовано преимущественно в многокаскадных передатчиках радиолокационных станций обнаружения и целеуказания, а также в радионавигационной технике, системах радиопротиводействия, связи, в телеметрических передатчиках, в высокочастотных системах резонансных ускорителей заряженных частиц, в установках СВЧ нагрева.

Известен аналог импульсный двухступенчатый усилитель мощности СВЧ (свидетельство на полезную модель 34050 U1, опубл. 20.11.2003), содержащий развязывающие вентили, модулятор, первый каскад усиления СВЧ, выполненный, например, на лампе бегущей волны (ЛБВ), второй каскад усиления сигнала СВЧ, выполненный на амплитроне, импульсный трансформатор.

Достоинством аналога, в частности, является использование общего модулятора для первого и второго каскада усиления. При этом катод ЛБВ соединен с катодом амплитрона через согласующий резистор и параллельный ему конденсатор, а катод амплитрона соединен с выводом вторичной обмотки импульсного трансформатора.

Известен аналог импульсный усилитель мощности СВЧ (патент на изобретение 2262183 C1, опубл. 10.10.2005), отличающийся от предыдущего аналога только наличием дополнительного резистора в цепи катода амплитрона.

Оба перечисленных выше аналога могут быть использованы как двухкаскадные передатчики радиолокационных станций (РЛС), или в качестве первых двух каскадов усиления трехкаскадного передатчика РЛС, в котором выходной каскад усиления сигнала СВЧ выполнен на втором амплитроне.

Недостатком указанных аналогов является то, что они не могут быть использованы в выходных каскадах трехкаскадных передатчиков РЛС, в которых последовательно включены два амплитрона.

Амплитроны, как магнетронные усилители обратной волны, конструктивно наиболее близки многорезонаторным магнетронам. Основное отличие от магнетрона состоит в том, что резонаторная система заменяется нерезонансной замедляющей системой в амплитроне путем разрыва связок в одном из резонаторов. Причем, число резонаторов в амплитроне нечетное. Физика процессов, происходящих в амплитронах, в основном аналогична процессам, происходящим в многорезонаторных магнетронах [Верещагин Е.М. Модуляция в генераторах СВЧ. - М.: Советское радио. 1972. 304 с. С.237, 239]. В связи с этим в качестве аналога можно рассматривать многосекционный магнетрон.

Известен аналог многосекционный магнетрон (патент на полезную модель RU 130451 U1, опубл. 20.07.2013), содержащий для случая двух секций два магнетрона, расположенные на одной центральной продольной оси, электрически связанные между собой, магнитная система которых выполнена общей, с возможностью обеспечения равновеликой магнитной индукции для обеих секций.

Достоинства такой конструкции аналога открывают возможности разработки двухкаскадного моноблочного усилителя мощности СВЧ на амплитронах с улучшенными энергетическими и качественными характеристиками.

В науке и технике известен двухкаскадный усилитель мощности СВЧ на амплитронах, применяемый преимущественно в усилительных цепочках многокаскадных передатчиков РЛС обнаружения с использованием ферритового вентиля для развязки амплитронов. Причем в выходных каскадах используют как правило последовательную работу двух амплитронов [Верещагин Е.М. Модуляция в генераторах СВЧ. - М.: Советское радио. 1972. 304 с. С.237-239, 261, 262.]. Данный аналог выбран в качестве прототипа.

Недостаток амплитронов, в том числе и используемых в прототипе, состоит в низком коэффициенте усиления сигналов СВЧ по мощности - порядка 10…15 дБ при полосе рабочих частот до 10% [Верещагин Е.М. Модуляция в генераторах СВЧ. - М.: Советское радио. 1972. 304 с. С.254.]. С целью обеспечения необходимого усиления сигналов СВЧ по мощности применяют последовательное включение двух амплитронов. Этим и объясняется необходимость двухкаскадного построения на амплитронах выходной части многокаскадного передатчика РЛС обнаружения.

Недостатки и особенности прототипа заключаются в следующем. Амплитрон в отсутствие модулирующего импульса (анодного питания) пропускает на выход сигналы СВЧ, поступившие на его вход. С целью исключения прямого прохождения сигналов СВЧ через амплитрон в антенно-волноводный тракт или на вход следующего каскада усиления на амплитроне, в предыдущем усилительном каскаде на амплитроне также осуществляется импульсная модуляция.

Амплитрон с включенным анодным питанием, но при отсутствии сигналов СВЧ на входе, генерирует шумовые колебания. Шумовая генерация амплитрона подавляется предварительной подачей сигналов СВЧ на вход амплитрона, упреждающей поступление на амплитрон модулирующего импульса.

Усиление импульсных сигналов СВЧ амплитронами сопровождается задержкой во времени и искажениями. Указанные явления ограничиваются применением ферритовых вентилей, пропускающих только прямые сигналы СВЧ с затуханием 0,5 дБ (затухание для обратных сигналов порядка 20 дБ), и уменьшением ширины спектра сигналов в предыдущих каскадах усиления. Сужение спектра сигналов СВЧ достигается увеличением длительности модулирующих импульсов в предварительных каскадах усиления. Таким образом, анодное питание каждого амплитрона обеспечивается своим импульсным модулятором [Верещагин Е.М. Модуляция в генераторах СВЧ. - М.: Советское радио, 1972, 304 с., С.261-263].

К недостаткам прототипа относится также необходимость юстировки амплитронов при их замене, большие веса и габариты амплитронов, необходимость в сложной системе охлаждения, большая стоимость приборов, ухудшение энергетических параметров амплитронов с ростом рабочей частоты. Амплитроны относятся к электровакуумным приборам СВЧ магнетронного типа, конкретно к приборам с эмитирующим отрицательным электродом и замкнутым электронным потоком, работающим на обратной волне. Амплитроны характеризуются коэффициентом полезного действия (КПД) в дециметровом диапазоне частот до 90%, на частоте 3 ГГц - до 80%, на частоте 10 ГГц - до 53%, на частоте 17 ГГц - до 30% [Кукарин С.В. Электронные СВЧ приборы. - М.: Радио и связь, 1981, 272 с., С.28, 59]. С ростом рабочей частоты ухудшаются энергетические параметры амплитронов и прежде всего КПД. Поэтому актуально повышение КПД, что в свою очередь способствует:

- облегчению теплового режима;

- повышению надежности амплитрона;

- упрощению и (или) удешевлению системы охлаждения;

- уменьшению массогабаритных характеристик.

Повышение КПД и выходной мощности амплитронов достигается за счет применения катодов с оптимальными размерами радиусов r_Copt, которые устанавливаются в процессе расчета электронного КПД каждого амплитрона, как это предложено для многосекционных магнетронов (патент на полезную модель RU 130451 U1, опубл. 20.07.2013). В случае амплитрона используется параметр α=Δf/f_cp=10^-1, что соответствует рабочей полосе частот амплитрона 10% (Δf=0,1f_ср, где f_ср - средняя частота).

Технической задачей заявленного изобретения является разработка нового импульсного двухкаскадного моноблочного усилителя мощности СВЧ на амплитронах, конструктивные и функциональные особенности которого позволяют реализовать моноблочную конструкцию двухкаскадного усилителя мощности СВЧ на амплитронах, повысить КПД и выходную мощность, уменьшить массогабаритные характеристики, снизить стоимость.

Реализация указанной технической задачи заявленным изобретением обеспечивает следующий технический результат, являющийся суммой полученных технических эффектов:

- расположение двух амплитронов на одной центральной вертикальной оси, электрически и функционально связанных между собой, с общей магнитной системой позволяет реализовать моноблочную конструкцию двухкаскадного усилителя мощности СВЧ;

- моноблочная конструкция двухкаскадного усилителя мощности СВЧ на амплитронах с общей магнитной системой уменьшает массогабаритные характеристики усилителя, снижает его стоимость, устраняет необходимость юстировки амплитронов при их замене;

- электрическая связь между амплитронами образована соответствующими, как минимум четырьмя, металлическими пазовыми соединениями, что создает воздушный промежуток между амплитронами в области пазовых соединений и приводит к дополнительному воздушному охлаждению внешней поверхности анодных блоков;

- функциональная связь между амплитронами осуществляется посредством устройства СВЧ соединения каскадов усилителя мощности и обеспечивает последовательную работу двух амплитронов;

- устройство СВЧ соединения каскадов усилителя мощности содержит волноводные секции входа и выхода сигналов СВЧ амплитронов первого и второго каскадов, ферритовый вентиль с волноводным входом и выходом. Ферритовый вентиль пропускает только прямые сигналы СВЧ от первого амплитрона ко второму амплитрону с затуханием около 0,5 дБ и практически не пропускает обратные сигналы СВЧ от второго амплитрона к первому амплитрону. Затухание обратных сигналов СВЧ порядка 20 дБ. Волноводные секции входа и выхода сигналов СВЧ амплитронов первого и второго каскадов обеспечивают последовательное соединение устройств ввода и вывода сигналов СВЧ амплитронов первого и второго каскадов через ферритовый вентиль с волноводным входом и выходом;

- устройство СВЧ соединения каскадов усилителя мощности имеет специальную s-образную форму конструкции. Тем самым учитывается одинаковая направленность магнитного поля общей для обоих амплитронов магнитной системы и обеспечивается последовательное усиление сигналов СВЧ амплитронами первого и второго каскадов;

- магнитная система выполнена общей, с возможностью обеспечения равновеликой магнитной индукции для обоих амплитронов, что позволяет улучшить качественные массогабаритные характеристики импульсного двухкаскадного моноблочного усилителя мощности на амплитронах;

- катоды обоих амплитронов имеют установленные в процессе расчета электронного коэффициента полезного действия для каждого амплитрона оптимальные размеры радиусов, обеспечивающие максимальные значения КПД и повышенную выходную мощность амплитронов и в целом импульсного двухкаскадного моноблочного усилителя мощности СВЧ на амплитронах.

Для достижения указанного технического результата предложен «Импульсный двухкаскадный моноблочный усилитель мощности СВЧ на амплитронах», содержащий первый и второй каскады усиления сигналов СВЧ, выполненные на амплитронах, каждый из которых включает анодный блок, катод, резонаторы замедляющей системы, связки и устройство ввода и вывода сигналов СВЧ, расположенных на одной центральной вертикальной оси, электрически и функционально связанных между собой, с общей магнитной системой, функциональная связь которых осуществляется посредством устройства СВЧ соединения каскадов усилителя мощности s-образной формы конструкции, а катоды обоих амплитронов имеют оптимальные размеры радиусов.

Принципиальным отличием предлагаемого устройства от прототипа является то, что два амплитрона расположены на одной центральной вертикальной оси, электрически и функционально связаны между собой, с общей магнитной системой с возможностью обеспечения равновеликой магнитной индукции для обоих амплитронов, функциональная связь которых осуществляется посредством устройства СВЧ соединения каскадов усилителя мощности s-образной формы, а катоды обоих амплитронов имеют оптимальные размеры радиусов.

Дополнительными отличиями является то, что электрическая связь между амплитронами образована соответствующими, как минимум четырьмя, металлическими пазовыми соединениями, что создает воздушный промежуток между амплитронами в области пазовых соединений и приводит к дополнительному воздушному охлаждению внешней поверхности анодных блоков, а s-образная форма конструкции устройства СВЧ соединения каскадов усилителя мощности учитывает одинаковую направленность магнитного поля общей для обоих амплитронов магнитной системы и обеспечивает последовательное усиление сигналов СВЧ амплитронами первого и второго каскадов.

Другими дополнительными отличиями является то, что катоды обоих амплитронов имеют установленные в процессе расчета электронного КПД для каждого амплитрона оптимальные размеры радиусов, обеспечивающие максимальные значения КПД и повышенную выходную мощность амплитронов и в целом импульсного двухкаскадного моноблочного усилителя мощности СВЧ на амплитронах.

Такое взаимное расположение конструктивных элементов и их взаимосвязь необходимы для реализации моноблочной конструкции двухкаскадного усилителя мощности СВЧ на амплитронах, повышения КПД и выходной мощности.

Именно наличие в заявленном изобретении общих отличительных и дополнительных отличительных признаков позволяет не только повысить основные энергетические параметры такие, как выходная мощность и КПД, но и значительно улучшить массогабаритные характеристики, снизить стоимость заявляемого устройства.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

- фиг.1 - импульсный двухкаскадный моноблочный усилитель мощности СВЧ на амплитронах, общий вид, вид сбоку;

- фиг.2 - импульсный двухкаскадный моноблочный усилитель мощности СВЧ на амплитронах, устройство СВЧ соединения каскадов усилителя мощности, общий вид, вид спереди;

- фиг.3 - импульсный двухкаскадный моноблочный усилитель мощности СВЧ на амплитронах, функциональная схема.

На фиг.1 представлен импульсный двухкаскадный моноблочный усилитель мощности СВЧ на амплитронах, общий вид, вид сбоку:

1. Амплитрон (1-й каскад);

1.1. Анодный блок;

1.2. Катод (r_C1opt - оптимальный размер радиуса катода);

1.3. Резонаторы замедляющей системы (ЗС) (N - нечетное число резонаторов ЗС);

1.4. Устройство ввода и вывода сигналов СВЧ;

2. Амплитрон (2-й каскад);

2.1. Анодный блок;

2.2. Катод (r_C2opt - оптимальный размер радиуса катода);

2.3. Резонаторы замедляющей системы (ЗС) (N - нечетное число резонаторов ЗС);

2.4. Устройство ввода и вывода сигналов СВЧ;

3. Магнитная система;

4. Металлическое пазовое соединение амплитронов;

5. Устройство СВЧ соединения каскадов усилителя мощности;

5.1. Волноводная секция входа и выхода сигналов СВЧ амплитрона первого каскада;

5.2. Поперечная перегородка;

5.3. Фланцевые соединения;

5.4. Ферритовый вентиль с волноводным входом и выходом;

5.5. Волноводная секция входа и выхода сигналов СВЧ амплитрона второго каскада;

5.6. Поперечная перегородка.

Два амплитрона 1, 2 (фиг.1) расположены на одной центральной вертикальной оси и электрически и функционально связаны между собой. Электрическая связь между амплитронами 1, 2 (фиг.1) образована соответствующими, как минимум четырьмя, металлическими пазовыми соединениями 4 (фиг.1). Воздушный промежуток между амплитронами в области пазовых соединений приводит к дополнительному воздушному охлаждению внешней поверхности анодных блоков 1.1, 2.1 (фиг.1).

Функциональная связь между амплитронами 1, 2 (фиг.1) осуществляется посредством устройства СВЧ соединения каскадов усилителя мощности 5 (фиг.1) и обеспечивает последовательную работу двух амплитронов 1, 2 (фиг.1).

Конструкция устройства СВЧ соединения каскадов усилителя мощности 5 (фиг.1) s-образной формы учитывает одинаковую направленность магнитного поля общей для обоих амплитронов 1, 2 (фиг.1) магнитной системы 3 (фиг.1) и тем самым обеспечивает последовательное усиление сигналов СВЧ амплитронами 1, 2 (фиг.1) первого и второго каскадов.

Подача сигналов СВЧ на амплитрон 1 (фиг.1) и вывод усиленного сигнала СВЧ с амплитрона 1 (фиг.1) осуществляется с помощью волноводной секции входа и выхода сигналов СВЧ амплитрона первого каскада 5.1 (фиг.1) и устройства ввода и вывода сигналов СВЧ 1.4 (фиг.1).

Подача сигналов СВЧ на амплитрон 2 (фиг.1) и вывод усиленного сигнала СВЧ с амплитрона 2 (фиг.1) осуществляется с помощью волноводной секции входа и выхода сигналов СВЧ амплитрона второго каскада 5.5 (фиг.1) и устройства ввода и вывода сигналов СВЧ 2.4 (фиг.1).

Вход и выход волноводных секций входа и выхода сигналов СВЧ- амплитронов первого и второго каскадов 5.1, 5.5 (фиг.1) отделены друг от друга поперечными перегородками 5.2, 5.6 (фиг.1).

Прохождение сигналов СВЧ с выхода волноводной секции входа и выхода сигналов СВЧ амплитрона первого каскада 5.1 (фиг.1) на вход волноводной секции входа и выхода сигналов СВЧ амплитрона второго каскада 5.5 (фиг.1) осуществляется через ферритовый вентиль с волноводным входом и выходом 5.4 (фиг.1).

Соединение волноводных секций входа и выхода сигналов СВЧ- амплитронов первого и второго каскадов 5.1, 5.5 (фиг.1) с ферритовым вентилем с волноводным входом и выходом 5.4 (фиг.1) выполнено посредством фланцевых соединений 5.3 (фиг.1).

Волноводные секции входа и выхода сигналов СВЧ амплитронов первого и второго каскадов 5.1, 5.5 (фиг.1) обеспечивают последовательное соединение устройств ввода и вывода сигналов СВЧ 1.4, 2.4 (фиг.1) амплитронов 1, 2 (фиг.1) через ферритовый вентиль с волноводным входом и выходом 5.4 (фиг.1).

Магнитная система (фиг.1) выполнена общей, с возможностью обеспечения равновеликой магнитной индукции для амплитронов 1, 2 (фиг.1).

Катоды 1.2, 2.2 (фиг.1) амплитронов 1, 2 (фиг.1) имеют установленные в процессе расчета электронного КПД каждого амплитрона 1, 2 (фиг.1) оптимальные размеры радиусов r_C1opt, r_C2opt, как это выполнено для многосекционных магнетронов (патент на полезную модель RU 130451 U1, опубл. 20.07.2013), обеспечивающие максимальные значения КПД и повышенную выходную мощность амплитронов 1, 2 (фиг.1) и в целом импульсного двухкаскадного моноблочного усилителя мощности СВЧ.

В пространство взаимодействия между катодом 1.2 (фиг.1) и анодным блоком 1.1 (фиг.1), между катодом 2.2 (фиг.1) и анодным блоком 2.1 (фиг.1) с подачей рабочего напряжения на амплитроны 1, 2 (фиг.1) действуют скрещенные (взаимно перпендикулярные) постоянное электрическое поле и постоянное магнитное поле общей магнитной системы 3 (фиг.1).

Число N резонаторов замедляющих систем 1.3, 2.3 (фиг.1) амплитронов 1, 2 (фиг.1) нечетное.

Амплитрон 1 (фиг.1), как первый каскад усиления сигналов СВЧ, менее мощный, чем амплитрон 2 (фиг.1) второго каскада усиления сигналов СВЧ. Поэтому поперечные размеры амплитрона 1 (фиг.1), прежде всего анодного блока и катода, могут быть меньше, чем те же поперечные размеры более мощного амплитрона 2 (фиг.1).

На фиг.2 представлен импульсный двухкаскадный моноблочный усилитель мощности СВЧ на амплитронах, устройство СВЧ соединения каскадов усилителя мощности, общий вид, вид спереди:

1.4. Устройство ввода и вывода сигналов СВЧ;

1.4.1. Ввод сигналов СВЧ;

1.4.2. Вывод сигналов СВЧ;

1.5. Связки;

2.4. Устройство ввода и вывода сигналов СВЧ;

2.4.1. Ввод сигналов СВЧ;

2.4.2. Вывод сигналов СВЧ;

2.5. Связки;

5. Устройство СВЧ соединения каскадов усилителя мощности;

5.1. Волноводная секция входа и выхода сигналов СВЧ амплитрона первого каскада;

5.1.1. Вход;

5.1.2. Выход;

5.2. Поперечная перегородка;

5.3. Фланцевые соединения;

5.4. Ферритовый вентиль с волноводным входом и выходом;

5.4.1. Ферритовый вентиль;

5.4.2. Волноводный вход;

5.4.3. Волноводный выход;

5.5. Волноводная секция входа и выхода сигналов СВЧ амплитрона второго каскада;

5.5.1. Вход;

5.5.2. Выход;

5.6. Поперечная перегородка.

Сигналы СВЧ поступают на вход 5.1.1 (фиг.2) волноводной секции входа и выхода сигналов СВЧ амплитрона первого каскада 5.1 (фиг.2) и далее на ввод сигналов СВЧ 1.4.1 и связки 1.5 (фиг.2) устройства ввода и вывода сигналов СВЧ 1.4 (фиг.1, 2) амплитрона 1 (фиг.1).

Усиленные сигналы СВЧ с амплитрона 1 (фиг.1) поступают через связки 1.5 (фиг.2) на вывод сигналов СВЧ 1.4.2 (фиг.2) и далее на выход 5.1.2 (фиг.2) волноводной секции входа и выхода сигналов СВЧ- амплитрона первого каскада 5.1 (фиг.1, 2) и далее через фланцевые соединения 5.3 (фиг.1, 2) и через ферритовый вентиль с волноводным входом и выходом 5.4 (фиг.1, 2) поступают на вход 5.5.1 (фиг.2) волноводной секции входа и выхода сигналов СВЧ амплитрона второго каскада 5.5 (фиг.1, 2).

Ферритовый вентиль 5.4.1 (фиг.2) имеет волноводный вход 5.4.2 (фиг.2) и волноводный выход 5.4.3 (фиг.2).

Сигналы СВЧ с входа 5.5.1 (фиг.2) поступают на ввод сигналов СВЧ 2.4.1 и связки 2.5 (фиг.2) устройства ввода и вывода сигналов СВЧ 2.4 (фиг.1, 2) амплитрона 2 (фиг.1).

Усиленные сигналы СВЧ с амплитрона 2 (фиг.1) поступают через связки 2.5 (фиг.2) на вывод сигналов СВЧ 2.4.2 (фиг.2) и далее на выход 5.5.2 (фиг.2) волноводной секции входа и выхода сигналов СВЧ- амплитрона второго каскада 5.5 (фиг.1, 2).

Вход и выход волноводных секций входа и выхода сигналов СВЧ- амплитронов первого и второго каскадов 5.1, 5.5 (фиг.1, 2) отделены друг от друга поперечными перегородками 5.2, 5.6 (фиг.1, 2).

На фиг.3 представлен импульсный двухкаскадный моноблочный усилитель мощности СВЧ на амплитронах, функциональная схема:

1. Амплитрон (1-й каскад);

2. Амплитрон (2-й каскад);

5.1.1. Вход;

5.1.2. Выход;

5.4.1. Ферритовый вентиль;

5.5.1. Вход;

5.5.2. Выход.

Сигналы СВЧ с предыдущего каскада поступают на вход 5.1.1 (фиг.2, 3) импульсного двухкаскадного моноблочного усилителя мощности СВЧ на амплитронах. Усиленные амплитроном 1 (фиг.1, 3) сигналы СВЧ поступают на выход 5.1.2 (фиг.2, 3) и далее через ферритовый вентиль 5.4.1 (фиг.1, 2, 3) и вход 5.5.1 (фиг.2, 3) на амплитрон 2 (фиг.1, 3).

Усиленные амплитроном 2 (фиг.1, 3) сигналы СВЧ через выход 5.5.2 (фиг.2, 3) подаются из импульсного двухкаскадного моноблочного усилителя мощности СВЧ на амплитронах в антенно-волноводный тракт РЛС, или в иные устройства, установки по своему предназначению.

Устройство работает следующим образом

Импульсный двухкаскадный моноблочный усилитель мощности СВЧ на амплитронах предназначен для усиления сигналов СВЧ в выходных каскадах многокаскадных передатчиков радиолокационных станций обнаружения и целеуказания.

С предварительной подачей сигналов СВЧ на вход 5.1.1 (фиг.3) амплитрона 1 (фиг.1, 3), упреждающей поступление на амплитрон 1 (фиг.1, 3) модулирующего импульса U_A1 (фиг.3), и поступлением на амплитрон 1 (фиг.1, 3) модулирующего импульса U_A1 (фиг.3), амплитрон 1 (фиг.1, 3) усиливает сигналы СВЧ. Усиленные сигналы СВЧ с выхода 5.1.2 (фиг.2, 3) амплитрона 1 (фиг.1, 3) подаются через ферритовый вентиль 5.4.1 (фиг.2, 3) и вход 5.5.1 (фиг.2, 3) на амплитрон 2 (фиг.1, 3), упреждая поступление на амплитрон 2 (фиг.1, 3) модулирующего импульса U_А2 (фиг.3). С поступлением на амплитрон 2 (фиг.1, 3) модулирующего импульса U_A2 (фиг.3), амплитрон 2 (фиг.1, 3) усиливает сигналы СВЧ. Усиленные сигналы СВЧ с выхода 5.5.2 (фиг.3) амплитрона 2 (фиг.1, 3) подаются из импульсного двухкаскадного моноблочного усилителя мощности СВЧ на амплитронах в антенно-волноводный тракт РЛС.

Заявленное изобретение «Импульсный двухкаскадный моноблочный усилитель мощности СВЧ на амплитронах» является новым, не использованным в науке и технике до даты приоритета заявленного изобретения, устройством для усиления сигналов СВЧ. Заявленное устройство обладает следующими достоинствами:

- расположение двух амплитронов на одной центральной вертикальной оси, электрически и функционально связанных между собой, с общей магнитной системой позволяет реализовать моноблочную конструкцию двухкаскадного усилителя мощности СВЧ, что уменьшает массогабаритные характеристики усилителя, снижает его стоимость, устраняет необходимость юстировки амплитронов при их замене;

- электрическая связь между амплитронами, образованная как минимум четырьмя, металлическими пазовыми соединениями, создает воздушный промежуток между амплитронами в области пазовых соединений и приводит к дополнительному воздушному охлаждению внешней поверхности анодных блоков;

- устройство СВЧ соединения каскадов усилителя мощности имеет специальную s-образную форму конструкции, которая учитывает одинаковую направленность магнитного поля общей для обоих амплитронов магнитной системы и тем самым обеспечивает последовательное усиление сигналов СВЧ амплитронами первого и второго каскадов;

- магнитная система выполнена общей, с возможностью обеспечения равновеликой магнитной индукции для обоих амплитронов, что позволяет улучшить качественные массогабаритные характеристики импульсного двухкаскадного моноблочного усилителя мощности на амплитронах;

- катоды обоих амплитронов имеют установленные в процессе расчета электронного КПД для каждого амплитрона оптимальные размеры радиусов, обеспечивающие максимальные значения КПД и повышенную выходную мощность амплитронов и в целом импульсного двухкаскадного моноблочного усилителя мощности СВЧ на амплитронах.

Заявленное устройство промышленно применимо, так как для его реализации используются широко известные материалы и технологии производства амплитронов, ферритовых вентилей, волноводных секций обычной конструкции.

Изобретение относится к электронной технике СВЧ и может быть использовано в выходных каскадах многокаскадных передатчиков радиолокационных станций, в установках СВЧ нагрева. Достигаемый технический результат - повышение КПД и выходной мощности. Импульсный двухкаскадный моноблочный усилитель мощности СВЧ на амплитронах содержит первый и второй каскады усиления сигналов СВЧ, выполненные на амплитронах, каждый из которых включает анодный блок, катод, резонаторы замедляющей системы, связки и устройство ввода и вывода сигналов СВЧ, два амплитрона расположены на одной центральной вертикальной оси, электрически и функционально связаны между собой, с общей магнитной системой с возможностью обеспечения равновеликой магнитной индукции для обоих амплитронов, функциональная связь которых осуществляется посредством устройства СВЧ соединения каскадов усилителя мощности s-образной формы конструкции, а катоды обоих амплитронов имеют оптимальные размеры радиусов. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Импульсный двухкаскадный моноблочный усилитель мощности СВЧ на амплитронах, содержащий первый и второй каскады усиления сигналов СВЧ, выполненные на амплитронах, каждый из которых включает анодный блок, катод, резонаторы замедляющей системы, связки и устройство ввода и вывода сигналов СВЧ, отличающийся тем, что два амплитрона расположены на одной центральной вертикальной оси, электрически и функционально связаны между собой, с общей магнитной системой с возможностью обеспечения равновеликой магнитной индукции для обоих амплитронов, функциональная связь которых осуществляется посредством устройства СВЧ соединения каскадов усилителя мощности s-образной формы конструкции, а катоды обоих амплитронов имеют оптимальные размеры радиусов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электрическая связь между амплитронами образована соответствующими, как минимум четырьмя, металлическими пазовыми соединениями.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катоды обоих амплитронов имеют оптимальные размеры радиусов, установленные в процессе расчета электронного коэффициента полезного действия каждого амплитрона.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что s-образная форма конструкции устройства СВЧ соединения каскадов усилителя мощности учитывает одинаковую направленность магнитного поля общей для обоих амплитронов магнитной системы и обеспечивает последовательное усиление сигналов СВЧ амплитронами первого и второго каскадов.