Усилитель свч-мощности
Владельцы патента RU 2396700:
Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - Научно-исследовательский институт радиостроения" (RU)
Изобретение предназначено для работы на летающих объектах в составе передатчиков СВЧ-мощности радиолокационных станций, использующих доплеровскую обработку сигналов. Техническим результатом является обеспечение эффективной защиты от механических воздействий, преимущественно в высокочастотной области спектра помех с одновременным обеспечением охлаждения ЛБВ и узлов усилителя. Это позволяет существенно улучшить выходные характеристики доплеровских систем охлаждения, а также повысить надежность и срок службы усилителя СВЧ-мощности в результате эффективной работы системы охлаждения. Сущность изобретения заключается в том, что на коллекторе ЛБВ с циркулирующей в нем жидкостью дополнительно установлен теплообменник в виде кожуха, внутри которого размещены элементы охлаждения в виде пластин или спиралей, являющиеся одновременно элементами жесткости и охлаждения, соединенные пайкой с коллектором ЛБВ и кожухом, а встроенные в теплообменник трубки с охлаждающей жидкостью, обладающие повышенной жесткостью за счет ребер, укреплены на корпусе высоковольтного источника питания, который укреплен на основании. 2 ил.
Изобретение предназначено для работы на летающих объектах в составе передатчиков СВЧ-мощности радиотехнических систем, использующих доплеровскую обработку сигнала.
Известен усилитель СВЧ-мощности, содержащий ЛБВ, основание, гибкую волноводную секцию, гермокрышки, амортизаторы. Основание представляет собой массивный корпус, в котором размещены источники питания, модулятор и другие элементы усилителя СВЧ-мощности. Усилитель СВЧ-мощности установлен на амортизаторах, которые крепятся к аппаратуре. При этом ЛБВ установлена так, что ее продольная ось параллельна плоскости основания, а гибкая волноводная секция связывает усилитель мощности с антенной. Однако это устройство отличается значительной массой и габаритами, имеет массивное основание, а гермокрышки выполняют только функцию защиты от климатических воздействий (техническое описание РЛС Н019М редакции НИИР. 1982 г. раздел 6).
Наиболее близким техническим решением является усилитель СВЧ-мощности, изображенный на фиг.1. Усилитель содержит основание 1, высоковольтный источник питания 2, сеточный модулятор 3, ЛБВ 4, коллектор 10, гермокрышки 5, места крепления 6 усилителя СВЧ-мощности к внешней аппаратуре, места крепления 7 гермокрышек с пластинчатым основанием. Вход и выход ЛБВ закреплены в местах 8 и 9 соответственно на гермокрышках 5, причем эти места удалены от мест крепления 6 гермокрышек к внешней аппаратуре на расстояние не менее 2-х длин волн СВЧ диапазона (патент №2149504 кл. Н04В 1/03).
Однако это устройство недостаточно удовлетворяет условию обеспечения жесткости крепления ЛБВ из-за консольно расположенного коллектора 10 и не обеспечивает достаточное охлаждение элементов усилителя при больших мощностях.
Задачей изобретения является обеспечение эффективной защиты ЛБВ от механических воздействий в области высокочастотной части спектра помех с одновременным обеспечением охлаждения ЛБВ и узлов усилителя.
Решение задачи достигается конструктивным совмещением элементов крепления ЛБВ с элементами системы охлаждения усилителя, для чего на коллекторе ЛБВ с циркулирующей в нем жидкостью дополнительно установлен теплообменник в виде кожуха, внутри которого размещены элементы охлаждения в виде пластин или спиралей, являющиеся одновременно элементами жесткости и охлаждения, соединенные пайкой с коллектором ЛБВ и кожухом, причем наружная поверхность коллектора является основной поверхностью охлаждения узлов усилителя, а встроенные в теплообменник трубки с охлаждающей жидкостью, обладающие повышенной жесткостью за счет ребер, укреплены на корпусе высоковольтного источника питания.
Конструкция усилителя СВЧ-мощности представлена на фиг.2. Усилитель СВЧ-мощности содержит пластинчатое основание 1, высоковольтный источник питания 2, модулятор 3, ЛБВ 4 с коллектором 5 с циркулирующей в нем жидкостью, гермокрышки 6, теплообменник в виде кожуха 7, трубки 8 с охлаждающей жидкостью, пластины 9 или спирали 11 теплообменника, вентилятор 10, ребра жесткости 12
Заявленное устройство работает следующим образом.
При работе на летающих объектах возникают вибрации, особенно опасные в области высокочастотного спектра, которые создают помехи. При этом особо чувствительным к вибрациям является коллектор 5 ЛБВ 4. Кроме того, на коллекторе выделяется наибольшее количество тепла, которое удаляется жидкостью, циркулирующей внутри ЛБВ и входящего в ее состав коллектора.
Чтобы снять тепло, выделяемое и другими узлами усилителя, на коллекторе 5 установлен теплообменник в виде кожуха 7, пластины 9 или спирали 11 которого жестко связаны с коллектором 5 и теплообменником 7. В теплообменник 7 вентилятором 10 подается поток воздуха, который нагревается в результате работы узлов усилителя СВЧ-мощности. Этот поток обдувает наружную поверхность коллектора 5, соединенные с ним пластины 9 или спирали 11 и теплообменник в виде кожуха 7. При этом примерно 2/3 тепла сбрасывается в коллектор 5 и 1/3 - в пластины 9 или спирали 11 и кожуха 7, на поверхности которого впаяны трубки 8 с охлаждающей жидкостью. Эти трубки выполнены с повышенной жесткостью и укреплены на корпусе высоковольтного источника питания 2, который укреплен на основании 1. Таким образом, введена дополнительная жесткость крепления ЛБВ, представляющая собой цепочку жестко связанных между собой элементов: коллектор 5 ЛБВ - пластины 9 - теплообменник 7 - трубки с охлаждающей жидкостью 8 - высоковольтный источник питания 2 - основание 1.
Техническим результатом является обеспечение более эффективной защиты от механических воздействий, преимущественно, в области высокочастотной части спектра с одновременным обеспечением охлаждения ЛБВ и узлов усилителя СВЧ-мощности при малых габаритах, что позволяет существенно улучшить выходные характеристики доплеровских систем, а также повысить надежность и срок службы усилителя в результате эффективной работы системы охлаждения
Так, использование предлагаемого изобретения позволило блокировать вибрации в диапазоне 60…80 Гц и получить эффективное охлаждение ЛБВ и других узлов усилителя. Максимальный перегрев аппаратуры не превышает 7°С по сравнению с температурой окружающей среды.
Практическая реализация настоящих решений осуществлена в разрабатываемой предприятием РЛС «ЖУК».
Усилитель СВЧ-мощности, содержащий ЛБВ с циркулирующей в ней жидкостью, модулятор, высоковольтный источник питания, основание, гермокрышки, вентилятор, отличающийся тем, что на коллекторе ЛБВ дополнительно установлен теплообменник в виде кожуха, внутри которого размещены пластины или спирали, являющиеся одновременно элементами жесткости и охлаждения, которые соединены пайкой с коллектором ЛБВ и кожухом, а встроенные в теплообменник трубки с охлаждающей жидкостью, обладающие повышенной жесткостью за счет ребер, укреплены на корпусе высоковольтного источника питания, который укреплен на основании.
