SU1571711A1 - Microwave pulse shaper - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике СВЧ, в частности к устройствам формировани  мощных высокочастотных импульсов в радиопередающих устройствах. Цель изобретени  - формирование СВЧ-импульсов с двум  основными частотными составл ющими спектра. Формирователь СВЧ-импульсов содержит симметричный волноводный тройник, закороченные с одного конца отрезки волновода, длины которых равны, два элемента св зи, два генератора, коммутатор. Длины отрезков волноводов и рассто ние коммутатора от закороченного конца одного из отрезков волновода выбираютс  из соотношений, приведенных в формуле изобретени . 2 ил.The invention relates to microwave technology, in particular, to devices for generating high-power high-frequency pulses in radio transmitting devices. The purpose of the invention is the formation of microwave pulses with two main frequency components of the spectrum. The microwave pulse shaper contains a symmetric waveguide tee, waveguide segments that are shorted from one end, are equal in length, two communication elements, two generators, and a switch. The length of the waveguide sections and the distance of the switch from the shorted end of one of the waveguide sections are selected from the relationships given in the claims. 2 Il.

Description

Изобретение относитс  к технике СВЧ и может быть использовано дл  формировани  мощных высокочастотных импульсов в радиопередающих1рустройствах дл  исследовани  газового разр да и плазмы.The invention relates to a microwave technique and can be used to generate high-power high-frequency pulses in radio transmitting devices for studying gas discharge and plasma.

Цель изобретени  - формирование СВЧ-импульсов с двум  основными частотными составл ющими спектра.The purpose of the invention is the formation of microwave pulses with two main frequency components of the spectrum.

Нагфиг. 1 изображена упрощенна  конструкци  формировател  СВЧ-импульсов; на фиг. 2 - график распределени  электрического пол  в резонансном обьеме формировател  СВЧ-импульсов.Nagfig 1 shows a simplified design of a microwave pulse former; in fig. 2 is a graph of the distribution of the electric field in the resonant volume of a microwave pulse shaper.

Формирователь СВЧ-импульсов содержит симметричный волноводный тройник 1. закороченные с одного конца отрезки волновода 2, длины которых равны, первый 3 и второй 4 элементы св зи 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 рассто нии 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 ,The microwave pulse shaper contains a symmetric waveguide tee 1. Waveguide 2 segments shorted from one end, the lengths of which are equal, the first 3 and second 4 elements of communication with the first and second generators (not shown) and the switch 5. The lengths of the waveguides 2 are chosen equal to PAyA2 (Y2), where n 1,2,3. ,,, and switch 5 is located at a distance АА (Ab2 + Abi) from the shorted end of one of the segments of waveguide 2, where АЫ and Ab2 are the wavelengths in the waveguide of oscillations of the first and second generators respectively

Формироватепь СВЧ-импульсов работает следующим образом.The shape of the microwave pulses is as follows.

Электромагнитные колебани  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 укладываетс  целое число длин полуволн. При этом симметричный тройник 1 оказываетс  в области минимума электрического пол  (фиг.2) и излучени  в выходное плечо не происходит. Дл  возбужг дени  резонансного объема на двух частхмСЛElectromagnetic oscillations of the first and second generators excite a resonant volume formed by a symmetrical tee 1 and segments of a waveguide 2, which has properties if an integer number of half-wavelengths fit along the length of segment I. In this case, the symmetrical tee 1 appears in the region of the minimum of the electric field (Fig. 2) and radiation to the output arm does not occur. To excite a resonant volume at two parts

VIVI

х|x |

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 дл  частрты f i будет срртношение1 тАы/2, где т- целое число, Поскольку дл  fa условием резонанса будет в общем случае (т - n) Ab2/2 I.max, each of the two types of oscillations should have an integer number of half-wave variations along the length of segment 2. Let fi be the frequency of the first generator; f2 is the frequency of the second generator. If fi f2, then Аа Ab2, where АЫ and Ab2 are the corresponding wavelengths in the waveguide. The condition of resonance for the part f i will be the ratio 1 tAy / 2, where m is an integer, Since for fa the resonance condition will be in the general case (t - n) Ab2 / 2 I.

Отсюда m n Яь2/() и требуема  длина резонатораHence, m n Я2 / () and the required length of the resonator

L 2 I П АЫ Ab2 /()L 2 I P AY Ab2 / ()

Каждый вид колебаний должен возбуждатьс  за одно и то же врем  3 г, где г посто нна  времени, Но поскольку частоты разные, использу  один элемент св зи дл  возбуждени , получим различные.посто нные времени дл  двух видов колебаний. Поэтому в резонаторе используютс  первый 3 и второй 4 элементы св зи, что позвол етEach type of oscillation should be excited at the same time of 3 g, where r is a time constant, But since the frequencies are different, using one communication element for excitation, we will get different. Time constants for two types of oscillations. Therefore, the first 3 and second 4 communication elements are used in the resonator, which allows

дл  каждого колебани  установить определенную св зь и тем самым одинаковую величину г дл  двух различных частот,for each oscillation, establish a certain relationship and thus the same value of r for two different frequencies,

В конце процесса возбуждени  суммзр- . ное высокочастотное электрическое поле в каждой точке имеет биени  с частотой (f 1- -f2)/2. В момент достижени  максимального значени  электрического пол  в области расположени  коммутатора 5 на него подаетс  пусковой высоковольтный импульс от блока запуска. При срабатывании коммутатора 5 измен етс  электрическа  длина отрезка 2, в котором он размещен, и измен ютс  фазовые соотношени  волн, складывающихс  всиммметричном гройни- ке 1. Он оказываетс  открытым, и электромагнитна  энерги  пол  двух видов колебаний, имеющих разные резонансные частоты, излучаетс  в нагрузку через несимметричное плечо.At the end of the excitation process, cc. At each point, the high frequency electric field has a beating with a frequency (f 1 - -f2) / 2. At the moment of reaching the maximum value of the electric field in the area of the switch 5, a high-voltage starting pulse from the triggering unit is applied to it. When the switch 5 is triggered, the electrical length of the segment 2 in which it is placed changes, and the phase relationships of the waves that add up to the all-symmetric slider 1 change. It turns out to be open, and the electromagnetic energy of the two types of oscillations having different resonant frequencies is radiated to the load through the asymmetrical shoulder.

Амплитуды излучаемых волн завис т от местоположени  коммутатора. Поскольку . то невозможно осуществить одновременное изменение нал: фазы волн одного и другого вида колебаний, распростран ющихс  к симметричному тройнику 1 из отрезка волновода 2, в котором находитс  коммутатор 5. Дл  того, чтобы амплитуды излучаемых волн на частотах fi и h были одинаковыми, требуетс  одинаковое отклонение изменени  фазы наThe amplitudes of the emitted waves depend on the location of the switch. Insofar as . It is impossible to simultaneously change the low: the phases of the waves of one and another type of oscillations propagating to the symmetrical tee 1 from the segment of the waveguide 2, in which there is a switch 5. The amplitudes of the emitted waves at the frequencies fi and h are the same, the same deviation is required phase change on

л одной и другой волн. Тогда изменение фазы дл  одного и другого вида колебаний на п ±Ау означает, что сложение волн в тройнике осуществл етс  при одинаковых соотношени х амплитуд дл  каждого момента времени. Данное условие можно записать уравнением 2 А71/Ам 2л:Дг2/Аь2. где A Zi и А 2г  сны из фиг. 2. Реша  последнее уравнение совместно с соотношением AZi-hAZ2()/4, (фиг.2), можно найти место расположени  коммутатора 5 от закороченного конца одного из отрезков волново да Ab2/i.2(Ab2-i-/un).l one and the other waves. Then the phase change for one and the other type of oscillations by n ± Ay means that the addition of the waves in the tee is carried out with the same amplitude ratios for each point in time. This condition can be written by the equation 2 A71 / Am 2n: Dg2 / Ab2. where A Zi and A 2g are dreams from fig. 2. Solving the last equation together with the ratio AZi-hAZ2 () / 4, (FIG. 2), you can find the location of the switch 5 from the shorted end of one of the segments of the waveguide Ab2 / i.2 (Ab2-i- / un).

Увеличение импульсной мощности на выходе данного устройства относительно суммарной средней мощности первого и второго генераторов составл ет 70 - 100 раз.The increase in pulse power at the output of this device relative to the total average power of the first and second generators is 70-100 times.

Claims (1)

Формула изобреточи Formula invent Формирователь СВЧ-импульсов, содержащий первый генератор, подключенный через первый элемент св зи к резонансному объему, образованному двум  закороченными с одного конца отрезками волновода равной длины, другие концы которых подключены к соответствующим плечам симметричного волноводного тройника, коммутатор, размещенный в резонансном объеме, отличающийс  тем, что, сA microwave pulse shaper containing a first generator, connected through the first coupling element to a resonant volume formed by two waveguide segments of equal length shorted from one end, the other ends of which are connected to the corresponding shoulders of a symmetric waveguide tee, located in a resonant volume, differing in what with целью формировани  СВЧ-импульсов с двум  основными частотными составл ющими спектра, в него дополнительно введены второй элемент св зи и второй генератор, подключенный к резонансному объему через второй элемент св зи, длины от-- резкое волновода выбраны равными n АЫ (),а коммутатор размещен на рассто нии Abi (Аы+Аь2) отThe purpose of forming microwave pulses with two main frequency components of the spectrum, the second element of communication and the second generator connected to the resonant volume through the second element of communication are additionally introduced, the length of the sharp waveguide is equal to n АА (), located at a distance of Abi (Ai + A2) from закороченного конца одного из отрезков волновода, где АЫ иAb2 -длина волны в волноводе колебаний первого и второго генераторов соответственно, а п 1,2,3....shorted end of one of the waveguide segments, where АЫ and Аb2 are the wavelength in the waveguide of oscillations of the first and second generators, respectively, and n 1,2,3 .... Фиг.11 Фиг. 2FIG. 2