Формирователь СВЧ-импульсов Советский патент 1990 года по МПК H01P7/04 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для формирования мощных высокочастотных импульсов в радиопередающих1рустройствах для исследования газового разряда и плазмы.

Цель изобретения - формирование СВЧ-импульсов с двумя основными частотными составляющими спектра.

Нагфиг. 1 изображена упрощенная конструкция формирователя СВЧ-импульсов; на фиг. 2 - график распределения электрического поля в резонансном обьеме формирователя СВЧ-импульсов.

Формирователь СВЧ-импульсов содержит симметричный волноводный тройник 1. закороченные с одного конца отрезки волновода 2, длины которых равны, первый 3 и второй 4 элементы связи с первым и вторым генераторами (не показаны) и коммутатор 5. Длины отрезков волноводов 2 выбраны равными пАыАь2 (Яь2 ), где п 1,2,3.,,, а коммутатор 5 расположен на расстоянии АЫ (Ab2+Abi) от закороченного конца одного из отрезков волновода 2, где АЫ и Ab2 - длины волн в волноводе колебаний первого и второго генераторов соответственно,

Формироватепь СВЧ-импульсов работает следующим образом.

Электромагнитные колебания первого и второго генераторов возбуждают резонансный обьем, образованный симметричным тройником 1 и отрезками волновода 2, который обладает свойствами в том случае, если на длине отрезка I укладывается целое число длин полуволн. При этом симметричный тройник 1 оказывается в области минимума электрического поля (фиг.2) и излучения в выходное плечо не происходит. Для возбужг дения резонансного объема на двух частхмСЛ

VI

х|

тах каждый из двух видов колебаний должен иметь целое число вариаций полуволн вдоль длины отрезка 2. Пусть fi - частота первого генератора; f2 - частота второго генератора. Если fi f2, тоАы Ab2 , где АЫ и Ab2 соответствующие длины.волн а волноводе. Условием резонанса для частрты f i будет срртношение1 тАы/2, где т- целое число, Поскольку для fa условием резонанса будет в общем случае (т - n) Ab2/2 I.

Отсюда m n Яь2/() и требуемая длина резонатора

L 2 I П АЫ Ab2 /()

Каждый вид колебаний должен возбуждаться за одно и то же время 3 г, где г постоянная времени, Но поскольку частоты разные, используя один элемент связи для возбуждения, получим различные.постоянные времени для двух видов колебаний. Поэтому в резонаторе используются первый 3 и второй 4 элементы связи, что позволяет

для каждого колебания установить определенную связь и тем самым одинаковую величину г для двух различных частот,

В конце процесса возбуждения суммзр- . ное высокочастотное электрическое поле в каждой точке имеет биения с частотой (f 1- -f2)/2. В момент достижения максимального значения электрического поля в области расположения коммутатора 5 на него подается пусковой высоковольтный импульс от блока запуска. При срабатывании коммутатора 5 изменяется электрическая длина отрезка 2, в котором он размещен, и изменяются фазовые соотношения волн, складывающихся всиммметричном гройни- ке 1. Он оказывается открытым, и электромагнитная энергия поля двух видов колебаний, имеющих разные резонансные частоты, излучается в нагрузку через несимметричное плечо.

Амплитуды излучаемых волн зависят от местоположения коммутатора. Поскольку . то невозможно осуществить одновременное изменение нал: фазы волн одного и другого вида колебаний, распространяющихся к симметричному тройнику 1 из отрезка волновода 2, в котором находится коммутатор 5. Для того, чтобы амплитуды излучаемых волн на частотах fi и h были одинаковыми, требуется одинаковое отклонение изменения фазы на

л одной и другой волн. Тогда изменение фазы для одного и другого вида колебаний на п ±Ау означает, что сложение волн в тройнике осуществляется при одинаковых соотношениях амплитуд для каждого момента времени. Данное условие можно записать уравнением 2яА71/Ам 2л:Дг2/Аь2. где A Zi и А 2г ясны из фиг. 2. Решая последнее уравнение совместно с соотношением AZi-hAZ2()/4, (фиг.2), можно найти место расположения коммутатора 5 от закороченного конца одного из отрезков волново да Ab2/i.2(Ab2-i-/un).

Увеличение импульсной мощности на выходе данного устройства относительно суммарной средней мощности первого и второго генераторов составляет 70 - 100 раз.

Формула изобреточия

Формирователь СВЧ-импульсов, содержащий первый генератор, подключенный через первый элемент связи к резонансному объему, образованному двумя закороченными с одного конца отрезками волновода равной длины, другие концы которых подключены к соответствующим плечам симметричного волноводного тройника, коммутатор, размещенный в резонансном объеме, отличающийся тем, что, с

целью формирования СВЧ-импульсов с двумя основными частотными составляющими спектра, в него дополнительно введены второй элемент связи и второй генератор, подключенный к резонансному объему через второй элемент связи, длины от-- резкое волновода выбраны равными n АЫ (),а коммутатор размещен на расстоянии Abi (Аы+Аь2) от

закороченного конца одного из отрезков волновода, где АЫ иAb2 -длина волны в волноводе колебаний первого и второго генераторов соответственно, а п 1,2,3....

Фиг.1

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к устройствам формирования мощных высокочастотных импульсов в радиопередающих устройствах. Цель изобретения - формирование СВЧ-импульсов с двумя основными частотными составляющими спектра. Формирователь СВЧ-импульсов содержит симметричный волноводный тройник, закороченные с одного конца отрезки волновода, длины которых равны, два элемента связи, два генератора, коммутатор. Длины отрезков волноводов и расстояние коммутатора от закороченного конца одного из отрезков волновода выбираются из соотношений, приведенных в формуле изобретения. 2 ил.

Фиг. 2