close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2335032

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 335 032
(13)
C1
(51) МПК
H01J 17/38
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2007107725/28, 01.03.2007
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
01.03.2007
(45) Опубликовано: 27.09.2008 Бюл. № 27
2 3 3 5 0 3 2
Адрес дл переписки:
607188, Нижегородска обл., г. Саров, пр.
Мира, 37, ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ", начальнику
ОПИНТИ
(73) Патентообладатель(и):
Российска Федераци , от имени которой
выступает государственный заказчик Федеральное агентство по атомной энергии
(RU),
Федеральное государственное унитарное
предпри тие "Российский федеральный
дерный центр - Всероссийский научноисследовательский институт экспериментальной
физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: Дубинов А.Е. и др. "Мощный импульсный
высокочастотный генератор на основе разр да с
полым катодом". Извести вузов. Радиофизика,
2006, т.XLIX, №4, с.300-306. RU 58785 U1,
27.11.2006. US 6417604 В1, 09.07.2002. US
2005280345 A1, 22.12.2005.
(72) Автор(ы):
Булычев Сергей Викторович (RU),
В лых Дмитрий Викторович (RU),
Дубинов Александр Евгеньевич (RU),
Корнилова Инна Юрьевна (RU),
Львов Игорь Львович (RU),
Садовой Сергей Александрович (RU),
Селемир Виктор Дмитриевич (RU)
2 3 3 5 0 3 2
R U
(57) Реферат:
Изобретение относитс к высокочастотной
технике и может быть использовано при создании
генераторов высокочастотного (ВЧ) излучени . ВЧгенератор на основе разр да с полым катодом
содержит
вакуумную
разр дную
камеру,
образованную заземленным полым катодом,
обращенным открытой полостью в сторону
изолированного от него и замыкающего эту полость
анода, подключенного к источнику питани , а также
разделительный конденсатор, одна обкладка
которого электрически св зана с анодом, при этом
электрическа нагрузка включена в электрическую
цепь посредством линии передачи, образованной
пр мым токопроводом, соедин ющим другую
обкладку конденсатора с электрической нагрузкой,
и обратным токопроводом, обеспечивающим
электрическую св зь катода с электрической
нагрузкой. Дл обеспечени возможности вывода
генерируемого излучени обратный токопровод
генератора
выполнен
в
виде
образующей
внутреннюю полость провод щей оболочки,
котора контактно охватывает катод по периметру
его сечени с расположением внутри нее
разделительного
конденсатора
и
пр мого
токопровода. В качестве линии передачи может
быть
использован
коаксиальный
кабель,
внутренний проводник которого вл етс пр мым
токопроводом,
а
провод ща оболочка,
выполн юща функцию обратного токопровода,
образована провод щим кожухом, электрически
св занным с внешним проводником кабел и
изолированным
от
внутреннего
проводника.
Технический результат: обеспечение возможности
вывода генерируемого ВЧ-излучени с малыми
потер ми путем снижени индуктивности линии
передачи. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Страница: 1
RU
C 1
C 1
(54) ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ГЕНЕРАТОР НА ОСНОВЕ РАЗРЯДА С ПОЛЫМ КАТОДОМ
C 1
C 1
2 3 3 5 0 3 2
2 3 3 5 0 3 2
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
RU
(19)
(11)
2 335 032
(13)
C1
(51) Int. Cl.
H01J 17/38
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2007107725/28, 01.03.2007
(24) Effective date for property rights: 01.03.2007
(45) Date of publication: 27.09.2008 Bull. 27
2 3 3 5 0 3 2
R U
(57) Abstract:
FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to high-frequency
hardware and can be used producing high-frequency
radiation generators (HFG). The HFG built around
the hollow arc-cathode incorporates a vacuum
discharge chamber formed by the grounded hollow
cathode with its open space facing the anode
isolated from the cathode and closing the said
open space, a blocking capacitor with its one
plate connected in circuit via a transfer line
formed by a forward conductor connecting the
capacitor other plate to the load and a reverse
conductor to couple the cathode with the load. To
output the generated radiation, the said reverse
conductor represents a conducting enclosure
enveloping the cathode over its edges in contact
with the former and housing the aforesaid
blocking capacitor and the forward conductor. A
coaxial cable with an inner conductor making a
forward conductor and its sheath, making a
reverse conductor, is formed by the conducting
shell connected to the cable outer conductor and
isolated from the inner conductor.
EFFECT: output of generated HF radiation with
lower losses due to reduced inductance of power
transfer line.
2 cl, 1 dwg
Страница: 3
EN
C 1
C 1
(54) HIGH-FREQUENCY GENERATOR BUILT AROUND HOLLOW ARC-CATHODE
2 3 3 5 0 3 2
(73) Proprietor(s):
Rossijskaja Federatsija, ot imeni kotoroj
vystupaet gosudarstvennyj zakazchik Federal'noe agentstvo po atomnoj ehnergii (RU),
Federal'noe gosudarstvennoe unitarnoe
predprijatie "Rossijskij federal'nyj jadernyj
tsentr - Vserossijskij nauchnoissledovatel'skij institut ehksperimental'noj
fiziki" - FGUP "RFJaTs-VNIIEhF" (RU)
R U
Mail address:
607188, Nizhegorodskaja obl., g. Sarov, pr.
Mira, 37, FGUP "RFJaTs-VNIIEhF", nachal'niku
OPINTI
(72) Inventor(s):
Bulychev Sergej Viktorovich (RU),
Vjalykh Dmitrij Viktorovich (RU),
Dubinov Aleksandr Evgen'evich (RU),
Kornilova Inna Jur'evna (RU),
L'vov Igor' L'vovich (RU),
Sadovoj Sergej Aleksandrovich (RU),
Selemir Viktor Dmitrievich (RU)
RU 2 335 032 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к высокочастотной технике и может быть использовано при
создании генераторов высокочастотного (ВЧ) излучени .
Разр д с полым катодом (Москалев Б.И., Разр д с полым катодом. - М.: Энерги , 1969)
имеет характерную особенность - в процессе его развити в прикатодной области
возникают высокочастотные колебани , которые привод т к модул ции тока разр да. ВЧколебани в разр де с полым катодом наблюдались в р де исследований, поэтому
применение этих колебаний в цел х генерации электромагнитного излучени вл етс закономерным решением.
Известны высокочастотные генераторы на основе разр да с полым катодом,
аналогичные за вл емому генератору (например, В лых Д.В., Дубинов А.Е., Львов И.Л. и
др. "Генератор мощных высокочастотных импульсов на основе разр да с полым катодом",
Приборы и техника эксперимента, 2005, №1, с.86-89), представл ющие собой вакуумную
камеру, внутри которой расположены заземленный полый катод и изолированный от него
анод, подключенный к источнику питани . При подаче на анод импульса напр жени в
разр дном промежутке, образованном катодом и анодом, загораетс газовый разр д с
полым катодом. ВЧ-компоненты колебаний тока разр да вл ютс источниками
электромагнитного ВЧ-излучени . Дл отделени ВЧ-компоненты от посто нной
составл ющей анодного напр жени используетс обычный фильтр верхних частот,
состо щий из разделительного конденсатора и последовательно подключенного к нему
сопротивлени нагрузки.
Недостатком прибора вл етс высокий уровень потерь выводимой ВЧ-мощности при
работе ВЧ-генератора в частотном диапазоне дес тки-сотни МГц.
Прототипом за вл емого устройства вл етс высокочастотный генератор на основе
разр да с полым катодом (Дубинов А.Е., Львов И.Л., Садовой С.А. и др. "Мощный
импульсный высокочастотный генератор на основе разр да с полым катодом", Извести вузов. Радиофизика, 2006, т. XLIX, №4, с.300-306), содержащий источник питани и
вакуумную камеру, в которой расположены заземленный полый катод и изолированный от
него анод, подключенный к источнику питани . Полость катода обращена в сторону
замыкающего эту полость анода с образованием внутреннего рабочего объема разр дной
камеры.
При подаче на анод импульса высокого напр жени в разр дном промежутке между
катодом и анодом загораетс тлеющий газовый разр д с полым катодом, ВЧ-колебани тока которого вл ютс источником электромагнитного излучени . Дл отделени ВЧкомпоненты от посто нной составл ющей анодного напр жени используетс фильтр
верхних частот, состо щий из разделительного конденсатора и последовательно
подключенной к нему электрической нагрузки. Одна обкладка разделительного
конденсатора электрически св зана с анодом, а электрическа нагрузка включена в
электрическую цепь посредством линии передачи (передающей линии), образованной
пр мым токопроводом, соедин ющим другую обкладку конденсатора с электрической
нагрузкой, и обратным токопроводом, соедин ющим электрическую нагрузку с катодом.
Обратный токопровод в месте подсоединени к катоду выполнен в виде одиночного
проводника.
Недостатком прибора, выбранного нами за прототип, следует считать высокий уровень
потерь выводимой ВЧ-мощности при работе ВЧ-генератора в частотном диапазоне
дес тки-сотни МГц. Это св зано с тем, что при переходе к более высоким частотам
индуктивность линии передачи оказывает более сильное вли ние на потери, возникающие
при передаче электрической энергии. Так, в прототипе мощность ВЧ-сигнала,
регистрируемого непосредственно на электрической нагрузке, составл ет лишь несколько
процентов от полной ВЧ-мощности, генерируемой ВЧ-генератором, вследствие высокой
индуктивности линии передачи, котора в месте подключени к катоду представл ет собой
открытую двухпроводную линию.
Задачей изобретени вл етс создание высокочастотного генератора на основе
разр да с полым катодом с системой низкоиндуктивного вывода излучени .
Страница: 4
DE
RU 2 335 032 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Технический результат заключаетс в обеспечении возможности вывода генерируемого
ВЧ-излучени с малыми потер ми путем снижени индуктивности линии передачи.
Этот результат достижим за счет того, что по сравнению с известным высокочастотным
генератором на основе разр да с полым катодом, подключенным к нагрузке, содержащим
вакуумную разр дную камеру, образованную заземленным полым катодом, обращенным
открытой полостью в сторону изолированного от него и замыкающего эту полость анода,
подключенного к источнику питани , а также разделительный конденсатор, одна обкладка
которого электрически св зана с анодом, при этом электрическа нагрузка включена в
электрическую цепь посредством линии передачи, образованной пр мым токопроводом,
соедин ющим другую обкладку конденсатора с электрической нагрузкой, и обратным
токопроводом, обеспечивающим электрическую св зь катода с электрической нагрузкой, в
предлагаемом генераторе обратный токопровод выполнен в виде образующей внутреннюю
полость провод щей оболочки, котора контактно охватывает катод по периметру его
сечени с расположением внутри нее разделительного конденсатора и пр мого
токопровода.
Кроме того, генератор высокочастотного излучени на основе разр да с полым катодом
может в частном случае отличатьс тем, что в качестве линии передачи использован
коаксиальный кабель, внутренний проводник которого вл етс пр мым токопроводом, а
провод ща оболочка, выполн юща функцию обратного токопровода, образована
провод щим кожухом, электрически св занным с внешним проводником кабел и
изолированным от внутреннего проводника.
Любое электрическое соединение, любой проводник имеют некоторую индуктивность L,
котора вносит свой вклад в реактивную составл ющую сопротивлени электрического
контура. С увеличением частоты f переменного тока, проход щего по электрическому
контуру, реактивна составл юща сопротивлени ZL=2?fL увеличиваетс и при некотором
значении частоты становитс существенной, увеличива потери энергии на излучение. В
прототипе обратный токопровод, выполненный в виде открытого одиночного проводника,
обладает значительным реактивным сопротивлением, что объ сн ет высокие потери ВЧ
мощности. В за вл емом генераторе предлагаетс использовать обратный токопровод в
виде провод щей оболочки, состо щей, например, из дискретно набранных отдельных
проводников, либо представл ющей собой сплошную провод щую поверхность,
образующую замкнутую или незамкнутую внутреннюю полость. Така система вывода
позвол ет уменьшить индуктивность обратного токопровода за счет уменьшени общего
реактивного сопротивлени включенных в параллель проводников по сравнению с
реактивным сопротивлением одного проводника. Провод ща оболочка, контактно
охватывающа катод по периметру его поперечного сечени , обладает значительно
меньшей индуктивностью по сравнению с двухпроводной линией и позвол ет выводить
достаточно мощное ВЧ-излучение с низким уровнем потерь. Така система коаксиального
вывода ВЧ-излучени по своей структуре сходна с коаксиальным кабелем, который, как
известно, широко используетс при передаче высокочастотных сигналов и позвол ет
свести к минимуму потери энергии на излучение. В частном случае реализации
предложена конструкци на основе кабельной передающей линии.
На чертеже схематично изображена конструкци высокочастотного генератора на
основе разр да с полым катодом с системой низкоиндуктивного вывода ВЧ-излучени .
Устройство содержит образующие вакуумную разр дную камеру заземленный полый
катод 1 с открытой полостью и анод 2, расположенный напротив полости (замыкающий ее),
вмонтированный в диэлектрический фланец 3. Систему вывода ВЧ-излучени представл ют коаксиальный разделительный конденсатор 5, одна обкладка которого
электрически св зана с тыльной стороной анода, друга обкладка соедин етс с
электрической нагрузкой 9 посредством внутреннего проводника коаксиального кабел 6,
вл ющегос пр мым токопроводом передающей линии. При этом обратный токопровод
передающей линии, соедин ющий электрическую нагрузку с катодом, образован
провод щим кожухом 4, электрически св занным с внешним проводником коаксиального
Страница: 5
RU 2 335 032 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
кабел 7 при помощи конструкции-зажима 8 и изолированным от внутреннего проводника.
Устройство работает следующим образом. Производитс откачка рабочего объема
разр дной вакуумной камеры до требуемого давлени при помощи вакуумной системы.
При подаче напр жени от источника питани на анод 2 происходит самопробой
газоразр дного промежутка с возникновением тлеющего газового разр да с полым катодом
7, ВЧ-колебани тока которого вл ютс источником электромагнитного излучени . ВЧсоставл юща тока разр да поступает в электрическую нагрузку 9, проход через фильтр
верхних частот, образованный емкостью разделительного конденсатора Сн 5 и
сопротивлением электрической нагрузки Rн. Сопротивление нагрузки и емкость
разделительного конденсатора выбираютс исход из требуемой частоты среза фильтра
верхних частот
ниже которой производитс отсечка посто нной составл ющей анодного напр жени . В
качестве электрической нагрузки может выступать антенна либо другой потребитель.
Устройство в конкретном выполнении имело следующие параметры:
- давление воздуха в вакуумной камере (3-8)Ч10 -2 Тор;
- полый катод выполнен из нержавеющей стали в виде полого цилиндра с одной
торцевой стенкой (длина цилиндра 50 мм, внутренний диаметр 30 мм);
- анод выполнен из нержавеющей стали в виде цилиндра диаметром 15 мм, анод
расположен коаксиально с полым катодом на рассто нии 2 мм от его открытого торца;
- источник питани обеспечивает импульс напр жени амплитудой 2-8 кВ;
- емкость коаксиального конденсатора К15-10 составл ет 4700 пФ, вывод ВЧ-излучени осуществл етс через коаксиальный кабель РК-75.
При данных параметрах и электрической нагрузке 5-10 Ом было выведено ВЧ-излучение
мощностью пор дка 2000 кВт. Дл сравнени в прототипе было зарегистрировано лишь 200
кВт ВЧ-мощности.
Формула изобретени 1. Генератор высокочастотного излучени на основе разр да с полым катодом,
подключенный к электрической нагрузке, содержащий вакуумную разр дную камеру,
образованную заземленным полым катодом, обращенным открытой полостью в сторону
изолированного от него и замыкающего эту полость анода, подключенного к источнику
питани , а также разделительный конденсатор, одна обкладка которого электрически
св зана с анодом, при этом электрическа нагрузка включена в электрическую цепь
посредством линии передачи, образованной пр мым токопроводом, соедин ющим другую
обкладку конденсатора с электрической нагрузкой, и обратным токопроводом,
соедин ющим электрическую нагрузку с катодом, отличающийс тем, что обратный
токопровод выполнен в виде образующей внутреннюю полость провод щей оболочки,
котора контактно охватывает катод по периметру его сечени с расположением внутри
нее разделительного конденсатора и пр мого токопровода.
2. Генератор высокочастотного излучени на основе разр да с полым катодом,
подключенный к электрической нагрузке по п.1, отличающийс тем, что в качестве линии
передачи использован коаксиальный кабель, внутренний проводник которого вл етс пр мым токопроводом, а провод ща оболочка, выполн юща функцию обратного
токопровода, образована провод щим кожухом, электрически св занным с внешним
проводником кабел и изолированным от внутреннего его проводника.
50
Страница: 6
CL
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
138 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа