СВЧ-переключатель Советский патент 1986 года по МПК H01P1/14 

i

Изобретение относится к технике СВЧ и предназначено для использования в установках формирования мощ ных СВЧ-импульсов наносекундной длительности, а также в антенных переключателях радиолокационных станций больгаой мощности.

Цель изобретения - уменьшение времени коммутации и восстановления.

На фиг. 1 изображен.СВЧ-переклю- чатель на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1 .

СВЧ-переключатель содержит, волно- водный тройник 1, короткозамкнутое, плечо 2 валноводного тройника 1, короткозамыкакщуто стенку 3, отверстие 4, поджигающий электрод 5, диэлектрический стержень 6, линзу 7, отражающую ультрафиолетовое излучение ,

Устройство работает следующим образом. . ,

В исходном состоянии в плече 2 тройника 1 возбуждается эл.ектромаг- нитное поле высокого уровня мощности в виде стоячей волны. В нужный момент времени на электрод 5 подается отрицательный поджигающий импульс напряжения. Между электродом 5 и краем отверстия 4 зажигается искровой разряд, который является источником свободных электронов и ионизирующего ультрафиолетового излучения. Линза 7 формирует направленное вдоль разрядного промежутка ультрафиолетовое излучение nyciKOBoro разряда. Часть энергии этого излучения, которая не затратилась на фотоионизацию , отражаясь ,от диэлектрического стерж- ня 6, повторно участвует в фртоиони- зации. Так как диэлектрический стер- Зкень 6 с точки зрения электрической прочности является наиболее слабым местом устройства, поэтому вследстви интенсивной подсветки ультрафиолетовым излучением по его поверхности начинает .развиваться разряд, который образует плазму с высокой эмиссионйо способностью В результате этого за счет эмиссионных свойств плазмы, сформированной на поверхности диэлектрика, и плазмы пускового разрядаj а также сильной фотоионизации разрядного промежутка между отверстием 4 и стержнем 6 образуется плазменный столб СВЧ-разряда..

Плазменный столб газового СВЧ-разряда с некоторым приближением анало1

10

15

20

25

241309«

гичек емкостному штырю. Если длина емкостного штыря /4, где 7i - длина волны в свободном пространстве, то это равносильно короткому замыканию волновода. Поэтому диэлектрический стержень 6 достаточно поместить в волноводе на расстоянии от оси стержня 6, до широкой стенки плеча 2;, приблизительно равном , где R - р;здиус стержня 6.. С помощью этого сократятся потери энергии ультрафиолетового излучения вследствие дифракции.

Время формирования СВЧ-разряда зависит от степени однородности поля. Диэлектрические материалы вследствие радиопрозрачности для электромагнитных волн вносят меньщие искажения поля 5 чем металлы, поэтому стержень 6 должен быть изготовлен из диэлектрического мат€фиала. Для того, чтобы не бьшо искажершя поля, вследствие неоднородной поверхности стержня 6, ему придают форму цилиндра радиусом R. Тем самым повьш1ается электрическая прочность СВЧ-первключателя, что важно как для возможности управления процессом переключения, так и повьш е- ния уровня переключателей мощности.

Чем больше плазменная поверхность,, тем ее эмиссионные свойства, поэтому диэлектрический стержень 6 до.г1жен иметь как можно больший диаметр.Однако увеличение диа метра стержня б приводит к снижению электрической прочности промежутка между его поверхностью и широкой стенкой волновода. Следовательно, выбор ди 1метра диэлектрического 40 стержня 6 определяется возможностью обеспечения необходимой электрической прочности устройства.

Увеличение скорости развития paS- ряда по поверхности диэлектрика про- 45 порционалъно росту диэлектрической проницаемости материала, из которого он изготовлен. Поэтому для изготов- ления диэлектрического стержня 6 следует использовать материал с вы- 50 сокой диэлектрической проницаемостью.

Кроме того, электромагнитная волна испытывает полное отражение от границы раздела двух диэлектрических сред при полном рассогласовании вол- 55 новых сопротивлений этих сред. Поэтому для того, чтобы диэлектрический стержень fe обладал высоким коэффициентом отражения ультрафиолетовых

30

35

лучей, его следует изготавливать из материала.с более высокой диэлектрической проницаемостью, чем у среды, заполняющей разрядный объем.

Таким о5разом, с помощью предлагаемого переключателя за счет уменьшения времени коммутации и времени восстановления можно сформировать СВЧ-импульсы длительностью на уровне 0,5 амплитуды 13 не при заполнении разрядного объема газообразным азотом..

Ф о р м ула изобретения

1 .СВЧ-переключатель, содержащий волноводный тройник, несимметричное плечо которого короткозамкнуто ив его широкой стенке на расстоянии Л/4 от коротко замыкающей стенки вьшолнено отверстие, в котором размещен поджигающи

41309 4

электрод, отли.чающийся тем, что, с целью уменьшения времени коммутации и восстановления, в него введен диэлектрический стер5 жень диаметром 2К, вьшолненный из мат ериала с высокой диэлектрической проницаемостью, который установлен в одной поперечной плоскости с поджигающим электродом между узкими

10 стенками короткозамкнутого плбча волноводного тройника на расстоянии, равном ft /4+R от его широкой стенки, в которой выполнено отверстие, где Л - рабочая длина волны

5 волноводного тройника.

2, СВЧ-переключатель по п. 1, отличающийся тем, что в него введена линза, отражающая ультрафиолетовое излучение, которая

20 размещена соосно с поджигающим электродом вне волноводного тройника.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в установках формирования мощных СВЧ-им- пуяьсов наносекундной длительности, а также в антенных переключателях PJK большой мощности. Уменьшается время коммутации и восстановления. Устройство содержит волноводный тройник (ВТ) с короткозамкнутым плечом и с отверстием 4 в широкой стенке, в котором размещен поджиганиций электрод (ПЭ) 5, короткозамыкающую стенку, диэлектрический стержень ДС) 6 и линзу. 7, размещенную соосно с ПЭ 5 вне ВТ. При подаче на ПЭ 5 от- риц. поджигающего импульса напряжения между ПЭ 5 и краем отверстия 4 зажигается искровой разряд, являющийся источником свободных электронов и ионизирующего УФ-излучения.. Линза 7, отражакицая УФ-излучение, формирует направленное вдоль разрядного промежутка УФ-излучение пускового разряда. Часть энергии этого излучения, которая не затратилась на фотоионизацию газа, отражаясь от ДС 6, повторно участвует в фотоионизации. Цель достигается введением ДС 6 и линзы 7. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. с Jbl fSS 4 М (put. 2

Составитель С. Шищук Редактор М. Дылын Техред Н.Бонкало Корректор Е. Рошко

Заказ 3604/47 Тираж 597 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.1