Варактор магнетронного типа

Варактор магнетронного типа

Реферат

 

Использование: в электронике и радиотехнике больших мощностей, в частности в колебательных системах с управляемым реактивным элементом. Изобретение может быть использовано в ускоряющих станциях быстроциклирующих ускорителей. Сущность изобретения: для увеличения долговечности варактора и расширения области рабочих реактивных мощностей в варактор магнетронного типа, включающий центральный электрод, неразрезной анод, электромагнит и систему подавления паразитных колебаний, введен отрицательный эмиттирующий электрод, расположенный с зазором у торца центрального электрода. 1 ил.

Изобретение относится к электронике и радиотехнике больших мощностей, в частности, к колебательным системам с управляемым реактивным элементом. Изобретение может быть использовано в ускоряющих станциях быстроциркулирующих ускорителей.

Известны переменные реактивные элементы емкостного типа.

Из известных переменных реактивных элементов наиболее близким по технической сущности к изобретению является варактор большой реактивной мощности магнетронного типа. Этот варактор содержит центральный электрод, эмиттирующий электроды, неразрезной анод, электромагнит и систему подавления паразитных колебаний, выполненную на основе редкой двухзаходной спирали.

В известном варакторе под действием мощных ВЧ-полей возникают значительные токовые перегрузки катода, обусловленные тем, что ток эмиссии с него близок к реактивному току в варакторе, что снижает долговечность прибора. Для эффективного управления емкостью варактора амплитуда реактивной составляющей напряжения в нем не должна превышать постоянной, что ограничивает допустимые реактивные мощности. Токоосаждение части высокоэнергетичного электронного потока на сетку приводит к ее разогреву с последующим разрушением, что также ограничивает допустимую мощность на варакторе.

Целью изобретения является увеличение долговечности варактора и расширение области рабочих реактивных мощностей.

Поставленная цель достигается тем, что в варактор магнетронного типа, включающий центральный электрод, неразрезной анод, электромагнит и систему подавления паразитных колебаний, введен между центральным электродом и анодом отрицательный эмиттирующий электрод.

На чертеже приведена схема магнетронного варактора с отрицательным эмиттирующим электродом.

Варактор содержит соосно расположенные центральный электрод 1, неразрезной анод 2, отрицательный эмиттирующий электрод 3, электромагнит 4, систему подавления паразитных колебаний на основе двух витков, выполненных в виде торцевых отражателей 5.

Варактор работает следующим образом. При заданных значениях магнитных и электрических полей в полости варактора имеются два кольцевых соосных бриллюэновских потока, эмиттируемых с поверхности отрицательного электрода 3. Толщина и положение потока определяется разностью потенциалов между эмиттером 3 и электродами 1 и 2. В данных электронных потоках в первом приближении разность потенциалов между границами потоков отсутствует, поэтому ВЧ-поле распределяется только в зазорах между электродами и электронными потоками, а емкость варактора равна сумме двух последовательно включенных емкостей: емкости анод 2 электронный поток и емкости электронный поток центральный электрод 1. Управление емкостью осуществляется за счет изменения отрицательного напряжения, приложенного к эмиттирующему электроду 3, или за счет изменения магнитного поля с помощью электромагнита 4. Так как электронные потоки формируются вне действия ВЧ-поля, то его воздействие на потоки приводит к перераспределению зарядов в них без изменения токовой нагрузки на эмиттер, что увеличивает долговечность прибора. Величина тока, необходимого для создания электронного потока, определяется требуемой плотностью плазмы в потоках и управляется с помощью напряжения на электроде 3, но не зависит от амплитуды ВЧ-поля. Так как электронный поток варактора состоит из двух бриллюэновских, то допустимая величина переменного напряжения в два раза больше постоянной составляющей потенциала на границах кольцевых потоков, т.е. в предложенном варакторе амплитуда переменного напряжения между центральным электродом и анодом может быть вдвое больше, чем постоянное напряжение на эмиттере. Соответственно реактивная мощность может быть в 4 раза больше, чем в варакторе, описанном в заявке N 4866755. Наличие у электронных потоков осевой составляющей скорости приводит к относительно медленному дрейфу электронов вдоль варактора, что позволяет заменить в устройстве подавления паразитных колебаний двухзаходную спираль двумя витками, выполненными в виде торцевых отражателей 5, расположенных у отрицательного электрода и с противоположной стороны варактора. При возникновении приобретает избыточную продольную энергию и высаживается на один из отражателей 5, не приводя к развитию неустойчивости. Площадь поверхности торцевых отражателей 5 значительно больше, чем у двухзаходной спирали, что позволяет снизить плотность тепловых нагрузок на них и увеличить реактивную мощность на варакторе.

Испытания предложенного варактора показали, что варактор с перестройкой емкости от 40 пФ до 120 пФ, добротностью более 1500 в диапазоне частот 30-60 МГц за счет управления напряжением на отрицательном электроде от 10 кВ до 40 кВ позволил пропустить в длительном режиме реактивную мощность более 100 МВАР с амплитудой реактивного напряжения до 90 кВ без заметного разрушения эмиттирующего слоя и отражателей.

Формула изобретения

ВАРАКТОР МАГНЕТРОННОГО ТИПА, содержащий соосно расположенные центральный электрод, неразрезной анод и управляемый электромагнит, а также устройство подавления паразитных колебаний, отличающийся тем, что в него введен отрицательный эмиттирующий электрод, расположенный с зазором у торца центрального электрода, а устройство подавления паразитных колебаний выполнено в виде торцевых отражателей.

РИСУНКИ

Рисунок 1