Резонансный генератор электромагнитных колебаний

 

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в радиолокации и телевизионной связи. Суть изобретения: резонансный генератор электромагнитных колебаний состоит из объемного резонатора 1, токонесущего элемента 2, конденсатора 3, источника 4 питания, съемника 5 энергии, выключателя 6, подстроечного конденсатора 7. 5 ил.

Изобретение относится к электронике, в частности к радиофизике и физике высоких энергий, и может быть использовано в радиолокации, радио- и телевизионной связи, космических системах и т.п.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является объемный резонатор, содержащий замкнутую экранирующую поверхность и используемый только как фильтр частот, элемент усилителя.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, а именно создание генератора электромагнитных колебаний, простого по конструкции и надежного в эксплуатации, обеспечивающего монохроматичность генерируемого сигнала стабильной частоты в импульсном и непрерывном режимах работы.

Цель достигается тем, что в резонансном генераторе электромагнитных колебаний, содержащем объемный резонатор, возбудитель и съемник энергии, объемный резонатор выполнен в виде цилиндра из ферромагнитного материала с малыми электропроводностью и коэрцитивной силой, а возбудитель, выполненный в виде токонесущего элемента, проложенного по внутренней поверхности цилиндра, расположен строго соосно с последним и замкнут на обкладки конденсатора, установленного внутри резонатора, на оси которого расположена антенна для съема энергии. Токонесущий элемент может быть выполнен в виде прямоугольной рамки, расположенной в продольной диаметральной плоскости цилиндра резонатора, в которой установлена петлевая антенна - съемник энергии. Токонесущий элемент может быть выполнен в виде кольца, проходящего по внутренней поверхности цилиндра резонатора, по оси которого установлена штыревая антенна - съемник энергии.

При реализации предлагаемого генератора используются резонансные свойства цилиндрической области, ограниченной магнитными стенками - экраном из ферромагнитного материала с малыми электропроводностью и коэрцитивной силой. Объемный резонатор возбуждается переменным током или зарядом заданной частоты, располагающимися на его внутренней поверхности, при включении колебательного контура. В импульсном режиме работы системе предварительно сообщается запас энергии посредством заряда конденсатора емкости С высоким постоянным напряжением U. Подстройка колебательного контура на частоту основного собственного колебания резонатора осуществляется дополнительным конденсатором переменной емкости, соединенным последовательно с основным.

Существенность новизны предлагаемого генератора - в одновременном использовании объемного резонатора, образованного магнитным экраном, и высокочастотного колебательного контура, настроенного на частоту собственных колебаний резонатора. Проведенный анализ патентной и научно-технической литературы выявил отсутствие подобного рода технических решений.

На фиг. 1 изображен резонансный генератор электромагнитных колебаний с петлевой антенной - съемником энергии; на фиг.2 и 3 - резонансный генератор со съемником энергии в виде штыревой антенны (два разреза); на фиг.4 показана временная зависимость напряженности поля на выходе резонансного генератора в импульсном режиме; на фиг.5 - то же, в непрерывном режиме.

Резонансный генератор электромагнитных колебаний состоит из объемного резонатора 1, токонесущего элемента 2, конденсатора 3, источника 4 питания, съемника 5 энергии, выключателя 6 подстроечного конденсатора 7. Позицией 8 обозначены торцовые щиты объемного резонатора 1.

На фиг.1 изображен резонансный генератор, в котором образуется поперечное магнитное поле. Токонесущий элемент 2 выполнен в виде прямоугольной рамки, проходящей по внутренней поверхности цилиндрического резонатора 1, конденсатор 3 располагается в торцовой части резонатора, съемник 5 энергии выполнен в виде петлевой антенны.

На фиг.2 и 3 изображен в двух проекциях резонансный генератор, в котором образуется поперечное электрическое поле. Токонесущий элемент 2 выполнен в виде кольца, проходящего по внутренней поверхности цилиндра резонатора 1. Вследствие того, что токи контура протекают не в осевом, а в окружном направлении, резонатор в этом варианте имеет меньший аксиальный размер, принимая форму диска. Обкладки конденсатора 3 располагаются диаметрально противоположно друг другу, съемник энергии выполнен в виде штыревой антенны 5.

Работает генератор как в импульсном, так и в непрерывном режимах.

В импульсном режиме системе сообщается запас энергии путем заряда конденсатора 3 от источника 4 постоянного напряжения. При подключении источника постоянной ЭДС к конденсатору 3 емкости С происходит быстрый его заряд до разности потенциалов U. Время заряда Δt≈2r C весьма мало ввиду малого сопротивления r цепи и емкости С. Запасенная энергия системы W = увеличивается за счет повышения U, ограничения на которое налагаются лишь величиной пробивного значения напряженности поля.

При включении контура (позиции 2, 3) происходят его электромагнитные колебания, которые вызывают резонанс двухполюсной в окружном направлении моды поля. На оси резонатора 1 отлична от нуля лишь двухполюсная гармоника поля, что обеспечивает строгую монохроматичность выводимого сигнала.

На фиг.4 представлено временное изменение выводимого электромагнитного сигнала в импульсном режиме работы генератора. Как видно из графика, происходит быстрое увеличение напряженности Е до значения, определяемого рассеянием и интенсивностью отвода энергии, а затем плавное его снижение.

В непрерывном режиме к конденсатору 3 вместо постоянной прикладывается переменная ЭДС небольшой мощности, настроенная на частоту резонатора 1. На фиг. 5 изображено изменение выводимого сигнала. Начиная с момента подключения ЭДС, линейно происходит "раскачка" поля до высокого постоянного уровня, определяемого диссипативными свойствами резонатора 1 и интенсивностью отвода энергии.

Формула изобретения

РЕЗОНАНСНЫЙ ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ, включающий объемный резонатор, возбудитель и съемник энергии, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет получения монохроматических электромагнитных колебаний стабильной частоты в импульсном и непрерывном режимах работы, объемный резонатор выполнен в виде цилиндра из ферромагнитного материала с малыми электропроводностью и коэрцитивной силой, а возбудитель, выполненный в виде токонесущего элемента, проложенного по внутренней поверхности цилиндра, расположен строго соосно с последним и замкнут на обкладки конденсатора, установленного внутри резонатора, на оси которого расположена антенна для съема энергии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5