(S) ГЕНЕРАТОР ШУМА СВЧ-ДИАПАЗОНА
1
Изобретение относится к области радиотехни|«1 СВЧ, а именно к генераторам шума, и может быть ислвльзовано в устройствах для исследования частотных и шумовых характеристик СВЧ-приборов..
Известны генераторы шума СВЧ-диапазона (rul-1, ГШ-2 и др.), состоящие из газоразрядной трубки с размещенныж в ней подогревным катодом и анодом, блока питанмя разряда, поджигающего высоковольтного устройства и волноводной секции прямоугольного сечения, внутрь которой под углом к оси волновода помещается участок трубки с положительным столбом разряда 1J.
Недостатком указанных генераторов является малая мощность шума и низкий КПД.
Известен также генератор шума СВЧ-диапазона, содержаций газоразрядную трубку с размещенными в ней подогревным катодом, анодом и фор ирующим электродом, выполненным в виде диска с осевым отверстием, волновод прямоугольного сечения, магНит, Поле которого параллельно оси трубки, и источник питания разряда. Разрядная трубка в этом устройстве расположена вдоль электрического поля возбуждаемой волны, т.е. перпендикулярно широкой стенке волновода в поперечном магнитном поле 2j.
10
Однако это устройство не дает достаточного увеличения шумойой мощности и КПД.
Цель изобретения - увеличение шумовой мощности и КПД генератора шу5 ма СВЧ диапазона.
Поставленная цель достигается тем, что в генераторе шума БВЧ-диапазона, содержащем газоразрядную трубку с размещенными в ней подогрев20ным катодом, анодом и формирующим электродом, выполненным в виде диска с осевым отверстием, волновод прямоугольного сечения, магнит, поле которого
параллельно оси трубки, и источник питания разряда, трубка размещена перпендикулярно узким стенкам волновода, участок межд анодом и формирующим электродом расположен внутри волновода в неоднородном магнитном поле, а между формирующим электродом и катодом включен источник ускоряющего напряжения.
Известно, что интенсивность магнит от ормоз но го излучения превышает тепловое излучение плазма в () аз, где Оц - гирочастота электронов, - частота столкновений электронов. Поэтому в разрядах низкого давления можно получить излучение более мощное, чем в указанном прото типе. Неоднородность магнитного поля позволяет уширить резонансную кривую излучения таким образом, чтобы перекрыть рабочую полосу частот генератора. Турбулизация замагниченной плазмы пучком быстрых электронов позволяет получить максимум шумового излучения при малых разрядных токах.
На чертеже схематично изображен предложенный генератор шума.
Генератор состоит из газоразрядной трубки 1 с накЛИьным катодом 2, анодом 3 и ускоряю1цим кольцевым электродом kf отрезка стандартного волновода 5 с согласованной нагрузкой 6, магнита 7, запредельных патрубковдержателей трубки 8, источника питания анодной 9 и катодной 10 секций трубки, ограничиваю1цвго сопротивле, ния 11.
Устройство работает следующим образом.
Электроны разгоняются полем катодного промежутка и впрыскиваются узким пучком 2 мм) в неоднородное продольное магнитное поле анодной части трубки, где ионизуют газ,- При столкновениях энергия поступательного движения преобразуется в энергию колебательного движения электронов вдоль электрического поля возбуждаемых ТЕд волн. Разброс частоты вращения электронов, обусловленный неоднородностью магнитного поля, позволя ет возбуждать волноводную систему сразу в целом диапазоне частот. Турбулизация плазмы электронным пучком ведет к значительному росту эффектив ности преобразования энергии поступательного движения в колебательную из-за увеличения эффективной частоты столкновений электронов. В результате наблюдается существенное увеличение амплитуды и уширение полосы ча- стот возбуждаемых волн. Величину и неоднородность магнитного поля следует выбирать таким образом, чтобы центральная частота рабочего диапазона ш равнялась гирочастоте, либо удвоенной гирочастоте электронов (), соответствую1чей значению
магнитного поля в центре волновода, а рабочая полоса частотди; йМ;ц/дц интервал гирочастот электронов, определяемый неоднородностью магнитного поля в области волновода). Зажигание разряда и поддержание тока на заданном уровне обеспечиваются регулированием величины макального напряжения на катоде.
3 оттном образце предложенного
генератора шума используют пучок электронов с энергией 130 эВ, Давление в трубке с: 2, 10 Vopp, напряженность магнитного поля 500 Э, велиацна разрядного токаз 18-19 мА,
анодное напряжение 1300 В. При наличии пучка сопротивление разряда увеличивается примерно в 20 раз, вольтамперная характеристика в интервале анодных напряжений 900-2000 В (пя
трубок я длиной анодной части-2 20 имеет слзбопадающий участок, а ийтенейвность электромаг.нитного излучения из плазмы возрастает на 5-6 порядков по сравненикг с прототипом. Таким образом, предложенное . устройство обеспечивает значительное повышение мощности шума и КПД генератора по сравнению с известными тенераторами шума СВЧ-диапазона.
Формула изобретения
Генератор шума СВЧ-диапазона, содержащий газоразряднуй трубку с размещенными в ней подогревным катодом, анодом и фррмирукхчим электродом, выполненным в виде диска с осевым отверстием, волновод прямоугольного сечения магнит, поле которого
параллельно оси трубки, и источь 1к питания разряда, отли чающийся тем, что,с целью увеличения мощности и КПД генератора. Трубка размещена перпендикулярно
узким стенкам волновода, участок между анодом и формирующим электродом расположен внутри волновода в неоднородном магнитном поле, а между формирутчим электродом и катодом включен источник ускоряющего напряжения Источники информации, г w - - f принятые во вйимание при экспертизе
)
н 66850 К Черепанов В.П., Коневских В.Н., Львов В.Н. Газоразрядные источники, шума. М,, Сов. радио, 1968, c.6-«Z. 2. Патент США W 335б9б5, ik-v ilii t ill«viMn 14 $ кл. 331-78, 196 (прототип).
