УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ МОЩНОСТЬЮ РЕЗОНАНСНОЙ УСКОРЯЮЩЕЙ СЕКЦИИ Советский патент 1999 года по МПК H05H7/02 

Изобретение относится к системам питания высокочастотной мощностью ускорителей заряженных частиц, а именно к системам питания резонансных секций ускорителей электронов от магнетронных генераторов.

Известно устройство для питания ускоряющих систем, содержащее усилительный клистрон и цепь положительной обратной связи, замкнутую через ускоряющую секцию. В таком устройстве частота генерации автоматически изменяется при изменениях характеристик секции из-за нагрузки током, теплового дрейфа и других причин [1].

По технической сущности наиболее близким к заявляемому устройству является СВЧ-генератор, содержащий магнетрон, подключенный к первому плечу циркулятора через фазовращатель и резонансную секцию, подключенную к второму плечу циркулятора [2] . При этом образуется канал обратной связи, позволяющий регулировать частоту колебаний.

В данной системе в канал обратной связи поступает часть мощности, падающей на нагрузку. Поэтому управление частотой и ее стабилизация осуществляются независимо от изменений характеристик нагрузки (резонансной секции, например), что приводит в ряде случаев к уменьшению мощности, поступающей на нагрузку. Кроме того, канал обратной связи содержит достаточно большое число элементов, что увеличивает габариты системы в целом.

Целью изобретения является повышение КПД устройства за счет обеспечения слежения частоты магнетрона за частотой резонансной секции и снижения кратковременной нестабильности частоты, а также упрощение конструкции устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в третье плечо циркулятора введена рассогласованная нагрузка, создающая канал отрицательной обратной связи магнетрона с резонансной ускоряющей секцией.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Магнетрон 1 соединен волноводным трактом с первым плечом циркулятора 2 через фазовращатель 3. К второму плечу циркулятора 2 присоединена резонансная секция 4. В третьем плече циркулятора 2 установлена рассогласованная нагрузка, состоящая из рассогласователя 5 и поглощающей нагрузки 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Сигнал, отраженный от резонансной ускоряющей секции 4 и несущий информацию об изменениях входного сопротивления секции 4, вызванных нагрузкой электронным пучком, изменением теплового режима и другими причинами, через канал обратной связи поступает на вход магнетрона 1. Фазовращатель 3 служит для регулировки электрической длины канала обратной связи. Частота магнетрона изменяется таким образом, чтобы обеспечить условие максимальной передачи мощности в секцию 4. Кроме того, подавляются кратковременные (внутриимпульсные и межимпульсные) нестабильности частоты, так как высокодобротная ускоряющая секция 4 оказывает стабилизирующее действие на магнетрон 1. С увеличением сигнала обратной связи воздействие секции 4 на магнетрон 1 усиливается. Максимальное значение этого сигнала ограничено условием устойчивого одночастотного возбуждения магнетрона 1. Регулировка коэффициента передачи канала обратной связи осуществляется изменением коэффициента отражения от рассогласователя 5.

Устройство может быть создано на основе четырехплечевого циркулятора. При этом в четвертое плечо устанавливается закоротка, обеспечивающая замыкание канала обратной связи. Фазовращатель 3, регулирующий электрическую длину канала обратной связи, может быть подключен к любому плечу циркулятора 2, так как канал обратной связи проходит через все плечи. В нашем случае установка фазовращателя в первое плечо определялась лишь конструктивными соображениями. В простейшем случае рассогласователем 5 может служить реактивный штырь.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить мощность, поступающую в секцию при изменениях режима работы ускорителя. Флуктуации частоты магнетрона снижаются в 5 - 10 раз, вследствие этого обеспечивается возрастание энергии электронов и улучшение спектральных характеристик пучка. Упрощение конструкции, достигнутое заменой ответвителя и аттенюатора рассогласованной нагрузкой, приводит к снижению стоимости устройства.

Устройство для питания высокочастотной мощностью резонансной ускоряющей секции, содержащее магнетрон, подключенный к первому плечу циркулятора через фазовращатель, и резонансную секцию, подключенную к второму плечу циркулятора, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД устройства за счет обеспечения слежения частоты магнетрона за частотой резонансной секции и снижения кратковременной нестабильности частоты, а также упрощения конструкции устройства, в третье плечо циркулятора введена рассогласованная нагрузка, создающая канал отрицательной обратной связи магнетрона с резонансной ускоряющей секцией.

Устройство для питания высокочастотной мощностью резонансной ускоряющей секции, содержащее магнетрон, подключенный к первому плечу циркулятора через фазовращатель и резонансную секцию, подключенную к второму плечу циркулятора, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД устройства за счет обеспечения слежения частоты магнетрона за частотой резонансной секции и снижения кратковременной нестабильности частоты, а также упрощения конструкции и устройства, в третье плечо циркулятора введена рассогласованная нагрузка, создающая канал отрицательной обратной связи магнетрона с резонансной ускоряющей секцией.