Измеритель импульсной мощности и плотности потока мощности СВЧ-излучения Советский патент 1986 года по МПК G01R29/08 

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может использоваться для регистрации и измерения СВЧ- излучения , генерируемого сверхмощны ми источниками, например, на релятивистских -электронных пушках, в устройствах и системах для лучевой передачи энергии СВЧ-излучением, например, от солнечных космических электростанций на Землю, при наземных лучевых трассах.

Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых мoIIц ocтeй в область высоких уровней.

На фиг.1 приведена конструкция измерителя импульсной мощности и плотности потока мощности СВЧ-излучения; на фиг.2 - конструкция измерителя импульсной мощности и плотности потока мощности СВЧ-излучения, использующего .создание облачка газа и плазмы при об облучении лучом лазера; на фиг.З - конструкция измерителя импульсной мощности и плотности потока мощности СВЧ-излучения, использующего газовый или плазменный ин;кектор дпя создания облачка газа или плаз- мы; на фиг.4 - конструкция измерителя импульсной мощности и плотности потока мощности СБЧ-излучения, использующий для создания облачка газа и плазмтз поверхностный пробой электрода.

Измеритель И v пyльcнoй и плотности потока мощности СВЧ-из- .лучения содержит камеру 1 с радиопрозрачным окном 2, детектор 3, выполненный в виде электрода 4, рс1змещенного в вакууме или слое среды, выполненной в виде д 1электрика 5 (или диэлектрика 5с металлическими вкраплениями) или облачка газа или плазь ы, создаваемого импульсным напуском посредством облучения лучом лазера 6 или посредством испарения вещества 7 или элек- Т1 ода 4 при помощи вспомогательного электрода 8, на который подается вы- со} овольтный импульс напряжения относительно электрода 4, а также измеритель 9 напряжения.

Измеритель импуль сной мощности и плотности потока мощности СВЧ-излучения работает следующим образом.

При воздействии СВЧ-излучения в камере 1 у поверхности диэлектрика 5 образуется плазменная корона 10, с

-

10

428552

которой через отверстие в диэлектрике 5 1:(ли сбоку контактирует электрод 4. Электрод 4, контактируя с горячей пла.змой, рождает дугу и.принимает по- тенцис1л плазмы. Электрод 4 контактирует с камерой 1 через нагрузочное сопротивление 11, равное сумме сопротивлений 12 и 13, которые подбираются из условий Rp; R 4 R. , где R л - внутреннее сопротивление заполненного плазмой межэлектродного промежутка электрод 4 - камера 1; R, - сопротивление 32 сопротивление ,13. В случае, когда плазма успевает заполнить промежуток, сигнал с нагрузочного сопротивления П, пропорциональный потенциалу электрода 4, регистрируется любым измерителем потенциалов (пиковым детектором, катодным высоковольтным вольтт етром и т.д. ). Диэлектрик 5 может быть выполнен из оргстекла, гетинакса, керамики, в этом случае порог плазменного образования, являющийся нижним ypOBt- нем измеряемой плотности потока мощности СВЧ-излучения, составляет -х

215

20

;: -10 Вт/см. Порог плазмообразова- НИЛ на металлодизлектрических компози- Вт/см

циях I,

nof

10

Во всех случаях СВЧ-излучение вызывает электрический пробой возникающего у преграды газового облака и образование плазмы, разлетаюшейся в

вакуум. Концентрация плазмы нарастает со временем, достигая критической величины, величины, при которой частота собственных плазменных коле- бан)да WP равна угловой частоте СВЧизлучения w. В области критической концентрации происходит аномально силзэное поглощение энергии падающего СВЧ Излучения и трансформация ее в энергию электронов. Электроны, покидая корону, заряжают ее до потен- циа.. относительно Стенок камеры 5 г ро1горционального из средней энер%..-,.где

гни

е заряд электрона; k - постоянная Больцмана:, Т - темл.ература электронов плазмы. Каждому значен)-ио потенциала электрода 4 можно привести в соответствие с приведенным выралсением определенную величину плотности потока энергии или полную мощность, т.е. Т i (I .Л ),. где h - длина волны СВЧ-изл чения; I - плотность потока энергии .

Ф о р м у л

- 1

изобретения

1. Измеритель импульсной мощности и-ПЛОТНОСТИ потока мощности СВЧ-из- л-учения, содержащий камеру с радиопрозрачным окном, в которой размещен детектор, и измеритель напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых мощностей в область высоких уров ней, детектор выполнен в виде электрода, размещенного в вакууме или слое среды с пороговой плотностью пробоя на поверхности, меньшей

5

428554

10 Вт/см для однородной поверхности и меньшей 10 Вт/см для составной поверхности, при этом электрод подключен к измерителю напряжения.

2.Измеритель по п. 1, о т л и - чающийся тем, что среда выполнена 3 виде диэлектрика с металлическими вкраплениями.

3.Измеритель по п. 1, о т л и - чающийся тем, что в качестве среды- использ пот облачко газа или плазмы, создаваемое иьшульсным напуском или испарением вещества или электрода .

10

фиг. 2

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ. Расширяется диапазон измеряемых мощностей в область высоких уровней. Ус тройство содержит камеру 1 с радиопрозрачным окном 2, детектор 3, выполненный в виде электрода (Э) 4, размещенного в вакууме или слое среды, выполненной или в виде диэлектрика 5 ( или диэлектрика с метал.вкраплениями ), или облачка газа или плазмы, создаваемого импульсным напуском посредством облучения лучом лазера или испарения вещества или Э4 при помощи вспомогательного Э, на который подается высоковольтный импульс напряжения относительно Э 4,и измеритель 9 напряжения. Э 4 контактирует с камерой 1 через нагрузочное сопротивление 11, равное сумме сопротивлений 12 и 13. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. ё (Л о Jia N5

Z

/.

I/

4

г

т

фиг.З

/ 7/ 77777/ 777/ 7/y/y/j /j /7/7///777/77y//////.

/

b

/.

Y//y7/7///////7//7////////////////////.

Редактор А.Козориз

Составитель P.Кузнецова

Техред О.Сопко Корректор И.Муска

Заказ 3699/43 Тираж 728Подписное

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. 4