ВЫВОД ЭНЕРГИИ БАНОЧНОЙ КОНСТРУКЦИИ ВАКУУМНОГО СВЧ-ПРИБОРА Советский патент 1994 года по МПК H01J23/26 

Изобретение относится к электронной технике, в частности в электронике СВЧ, и может быть использовано при создании выводов энергии мощных приборов СВЧ.

Целью изобретения является повышение электрической прочности вывода энергии.

На чертеже изображен вывод энергии в разрезе.

Он содержит диэлектрическое окно 1, состоящее из диска 2, цилиндрических выступов 3, 4, отрезок круглого волновода 5 с цилиндрической 6 и торцовыми 7 стенками, металлизационное покрытие 8, компенсаторное кольцо 9.

Зазор между цилиндрическим выступом 4 и стенкой волновода 5 составляет 5 ˙10^-3-10^-2 от рабочей длины волны ВЧ-сигнала, отношение высоты цилиндра к зазору составляет 2,0-3,0, а отношение расстояния между цилиндрическими выступами 3 и 4 и торцовыми стенками 7 волновода к длине волны не менее 10^-1.

Вывод энергии работает следующим образом.

Проходящая ВЧ-волна образует в отрезке волновода 5 со стенками 6 распределение ВЧ-поля с максимумом в его средней плоскости, где расположено диэлектрическое окно 1. Кольцевой паз между наружной поверхностью цилиндрических выступов 3, 4 и стенкой 6 отрезка волновода 5 создает "ловушку" для электронов со стороны вакуума, а с невакуумной стороны наружная поверхность цилиндрического выступа 3 увеличивает длину разрядного пути и препятствует разряду от места соединения диэлектрика с металлом вдоль силовых линий электрического поля, что повышает электрическую прочность вывода энергии.

В случае использования "ловушки" электронов в выводе энергии в диапазоне СВЧ необходимо, чтобы между этими поверхностями не было искрений, не возбуждался вторично-электронный разряд, снижающие электрическую прочность вывода энергии. С этой целью в зазоре между цилиндрическими выступами 3, 4 и стенкой 6 отрезка волновода 5 отношение величины этого зазора к длине волны ВЧ-колебаний должно находиться в пределах 5 ˙10^-3-10^-2. При нарушении нижнего предела (5˙ 10^-3) появляются искрения между цилиндрическими выступами 3, 4 и стенкой 6 отрезка волновода 5. При нарушении верхнего предела (10^-2) возбуждается вторично-электронный разряд между цилиндрическими выступами 3, 4 и стенкой 6 отрезка волновода 5 (верхняя фазовая граница). Отношение высоты цилиндрических выступов 3, 4 к вышеуказанному зазору должно находиться в пределах 2-3. При нарушении нижнего предела (2) не обеспечивается предотвращение выхода электронов из зоны возможного искрения вдоль силовых линий электрической составляющей СВЧ-поля, а, следовательно, и пробоя вдоль окна.

Исследования показали, что минимальная высота цилиндрических выступов, при которой электрические силовые линии, идущие из места соединения диэлектрика с металлом, теряют непрерывность в свободном пространстве и разрываются выступами, соответствует нижнему пределу указанного отношения. При нарушении верхнего предела (3) не обеспечивается термостойкость диэлектрического окна (большая высота приводит к растрескиванию окна в процессе его изготовления).

Отношение зазора между выступами 3, 4 и торцовыми стенками отрезка волновода 5 к длине волны составляет более 10^-1, что обеспечивает отсутствие вторично-электронного разряда между выступами 3 и 4 диэлектрического окна и ступенчатым переходом с круглого волновода на прямоугольный (стенка 6 отрезка волновода 5) со стороны вакуума (нижняя фазовая граница) и отсутствие искрений между ними с невакуумной стороны.

Предложенное техническое решение получено в результате исследования ограничений электрической прочности "баночного" вывода энергии и подтверждено экспериментальной проверкой. Указанное взаимное расположение элемента локализует или устраняет разрядные явления в области спая окна с металлом и дает возможность повысить электрическую прочность вывода энергии по сравнению с прототипом. (56) Патент США N 3324427, кл. 333-98, опублик. 1967.

Патент ФРГ N 2019420, кл. 21 G 13/17, опублик. 1970.

Изобретение относится, в частности к электронике СВЧ и может быть использовано при создании выводов энергии мощных приборов СВЧ. Вывод энергии баночной конструкции содержит диэлектрическое окно 1, состоящее из диска 2, укрепленного в отрезке круглого волновода 5 с цилиндрической и торцовыми стенками 6 и 7 соответственно, и цилиндрических выступов (ЦВ) 3, 4, расположенных соосно диску 2, размеры которых выбраны из следующих выражений 5·10^-3≅ d/λ≅ 10^-2; 2≅ b/d≅ 3, где d - расстояние между ЦВ (3 или 4) и цилиндрической стенкой 6 отрезка круглого волновода 5; b - высота ЦВ; λ - рабочая длина волны. Проходящая волна образует в отрезке круглого волновода 5 распределение поля с максимумом в его средней плоскости, где расположено диэлектрическое окно 1. Кольцевой паз в расстоянии d создает "ловушку" для электронов со стороны вакуума, а с невакуумной стороны наружная поверхность ЦВ 3 увеличивает длину разрядного пути и препятствует разряду от места соединения диэлектрика с металлом вдоль силовых линий электрического поля, что повышает электрическую прочность вывода энергии. 1 ил.

ВЫВОД ЭНЕРГИИ БАНОЧНОЙ КОНСТРУКЦИИ ВАКУУМНОГО СВЧ-ПРИБОРА, содержащий диэлектрическое окно в виде диска, укрепленного в отрезке круглого волновода с цилиндрической и торцовыми стенками, отличающийся тем, что, с целью повышения электрической прочности, диэлектрическое окно снабжено двумя цилиндрическими выступами, расположенными соосно ему, размеры которых выбраны из следующих выражений:
5˙10^-3 ≅ d / λ ≅ 10^-2 ;
2 ≅ b/d ≅ 3,
где d - расстояние между цилиндрическим выступом и цилиндрической стенкой отрезка круглого волновода, м;
b - высота цилиндрического выступа, м;
α - рабочая длина волны, м.