Способ сокращения длительности импульса мощного свч излучения и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к области СВЧ волноводной техники и может быть применена в радиолокационной технике. Достигаемый технический результат - сокращение длительности микросекундного импульса мощного СВЧ излучения до 10 нс и менее. Способ сокращения длительности импульса мощного СВЧ излучения характеризуется тем, что импульс СВЧ излучения заводят в волноводную секцию с газонаполненными трубками, под действием падающего мощного СВЧ излучения в газонаполненных трубках возбуждают СВЧ разряды, что приводит к образованию электромагнитной полосовой структуры и к сужению импульса. Устройство для сокращения длительности импульса мощного СВЧ излучения содержит волноводную секцию с тремя газонаполненными трубками, одной своей стороной через коаксиально-волноводный переход и ферритовый вентиль подключенную к выходу СВЧ генератора, а другой стороной - через коаксиально-волноводный переход и ферритовый вентиль - к СВЧ детектору, три газонаполненные трубки расположены вдоль волноводной секции перпендикулярно ее широким стенкам с периодом l=Λ₀/2÷Λ₀, где Λ₀=λ₀(1-(λ₀/2a)²)^-1/2 - длина волны в волноводе, λ₀ - длина волны падающего СВЧ излучения; а - размер широкой стенки волноводной секции. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Группа изобретений относится к области СВЧ волноводной техники и может быть применена в радиолокационной технике.

Известны способ и устройство формирования мощных коротких СВЧ-импульсов [1], включающий возбуждение маломощного СВЧ-сигнала, усиление и модуляцию СВЧ-сигнала, селекцию сигнала с частотой несущего колебания f₀ и фазой φ₀, производя полосовую частотную и/или фазовую фильтрацию модулированного СВЧ-сигнала, затем полученный сигнал усиливают и повторно фильтруют, осуществляя селекцию мощного сигнала с частотой несущего колебания f₀ и фазой φ₀.

Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому изобретению являются способ и устройство генерирования волны СВЧ-диапазона, излучаемой короткими импульсами [2]. Способ заключается в формировании коротких импульсов излучения СВЧ из непрерывного путем поджига лазерным излучением плазменного образования в волноводной секции, заполненной определенным газом при низком давлении, которое вызывает полное отражение падающего излучения СВЧ и соответственно прерывание проходящей волны СВЧ. Недостатком данного устройства является то, что заполнение участка волновода газом при низком давлении уменьшает его (волновода) пробивную прочность и для поджига плазмы используется лазерное излучение.

Задачей данного изобретения является сокращение длительности микросекундного импульса мощного СВЧ излучения до 10 нс и менее.

Способ сокращения длительности импульса мощного СВЧ излучения, при котором импульс СВЧ излучения заводят в волноводную секцию с газонаполненными трубками, под действием падающего мощного СВЧ излучения в газонаполненных трубках возбуждают СВЧ разряды, что приводит к образованию электромагнитной полосовой структуры и к сужению импульса, при этом мощность падающего СВЧ излучения превышает необходимую для СВЧ пробоя в трубках.

Способ сокращения длительности импульса мощного СВЧ излучения реализуется с помощью устройства.

Устройство для сокращения длительности импульса мощного СВЧ излучения, содержащее волноводную секцию с тремя газонаполненными трубками, одной своей стороной через коаксиально-волноводный переход и ферритовый вентиль подключенную к выходу СВЧ генератора, а другой стороной через коаксиально-волноводный переход и ферритовый вентиль - к СВЧ детектору, три газонаполненные трубки расположены вдоль волноводной секции перпендикулярно ее широким стенкам с периодом l=Λ₀/2÷Λ₀, где Λ₀=λ₀(1-(λ₀/2а)²)^-1/2 - длина волны в волноводе, λ₀ - длина волны падающего СВЧ излучения; а - размер широкой стенки волноводной секции.

Сущность устройства поясняется фиг.1, где:

1 - волноводная секция;

2 - коаксиально-волноводный переход;

3 - ферритовый вентиль;

4 - СВЧ генератор;

5 - СВЧ детектор;

6 - газонаполненная трубка.

Согласно изобретению выход СВЧ генератора 4 через вентиль 3 и коаксиально-волноводный переход 2 подключен к волноводной секции 1. СВЧ сигнал из волноводной секции 1 через другой коаксиально-волноводный переход 2 и вентиль 3 подается на СВЧ детектор 5. Газонаполненные трубки 6 установлены вдоль волноводной секции на его оси перпендикулярно широким стенкам с периодом l=Λ₀/2÷Λ₀, где Λ₀=λ₀(1-(λ₀/2a)²)^-1/2 - длина волны в волноводе, λ₀ - длина волны падающего СВЧ излучения; а - размер широкой стенки волноводной секции.

Устройство работает следующим образом.

СВЧ излучение от СВЧ генератора 4 подается в волноводную секцию 1, проходит ее и регистрируется СВЧ детектором 5. Под действием падающего мощного СВЧ излучение в газонаполненных трубках 6 возникают плазменные столбы, занимающие пространство между широкими стенками волноводной секции, что приводит к резкому уменьшению длительности прошедшего импульса.

При практическом осуществлении модели использовались прямоугольный волновод сечением 23×10 мм^2, длиной около 50 см и падающее СВЧ излучение с длиной волны в воздухе λ₀=33 мм. Три газонаполненные трубки (длина не менее 15 мм, внутренний диаметр 3 мм, наполнены неоном при давлении 70 мм рт.ст.) располагались перпендикулярно широким стенкам волноводной секции в отверстиях диаметром 4 мм, просверленных на расстоянии l=38 мм друг от друга в середине широких стенок, что соответствует диапазону l=Λ₀/2÷Λ₀=24÷48 мм. При включении СВЧ генератора 4 под действием падающего СВЧ излучения мощностью 20 кВт и длительность импульса 200 нс (фиг.2, кривая 1) в газонаполненных трубках 6 возникают плазменные столбы, а длительность прошедшего импульса СВЧ резко сокращается до 10 нс (фиг.2, кривая 2).

Использование изобретения позволяет сокращать длительность микросекундного импульса мощного СВЧ излучения.

Источники информации

1. RU 2210857.

2. RU 2188500.

3. Control of electromagnetic band gap devices by discharge plasmas / V.I. Arkhipenko [et al.] // Proceedings of the VIII International Workshop on Microwave Discharges: Fundamentals and Applications (MD-8), Zvenigorod, Russia, 10-14 September 2012 / Sci. Council of RAS on Physics of Low Temperature Plasma; ed. Yu.A. Lebedev. - Moscow: Yanus-K, 2012. - P.275-280.

1. Способ сокращения длительности импульса мощного СВЧ излучения, при котором импульс СВЧ излучения заводят в волноводную секцию с газонаполненными трубками, отличающийся тем, что под действием падающего мощного СВЧ излучения в газонаполненных трубках возбуждают СВЧ разряды, что приводит к образованию электромагнитной полосовой структуры и к сужению импульса, при этом мощность падающего СВЧ излучения превышает необходимую для СВЧ пробоя в трубках.

2. Устройство для сокращения длительности импульса мощного СВЧ излучения способом по п.1, содержащее волноводную секцию с тремя газонаполненными трубками, одной своей стороной через коаксиально-волноводный переход и ферритовый вентиль подключенную к выходу СВЧ генератора, а другой стороной через коаксиально-волноводный переход и ферритовый вентиль - к СВЧ детектору, отличающийся тем, что три газонаполненные трубки расположены вдоль волноводной секции перпендикулярно ее широким стенкам с периодом l=Λ₀/2÷Λ₀, где Λ₀=λ₀(1-(λ₀/2a)²)^1/2 - длина волны в волноводе, λ₀ - длина волны падающего СВЧ излучения; а - размер широкой стенки волноводной секции.