Institute of High Current Electronics SB RAS
1. Впервые в мире продемонстрирована высокостабильная фазовосинхронная генерация мощных наносекундных СВЧ-импульсов в двухканальном импульснопериодическом источнике, что открывает возможность для наращивания плотности мощности излучения в луче и управления направлением луча при когерентном сложении полей синфазно работающих импульсных релятивистских СВЧ-генераторов.
Генераторные каналы (релятивистские лампы обратной волны 3-см диапазона длин волн с сильноточными электронными пучками) питались от общего источника наносекундных высоковольтных импульсов СИНУС-200 по схеме с равным делением мощности. Фазовая синхронизация каналов обеспечивалась за счет крутизны фронта высоковольтного импульса (которая достигалась передачей импульса по линии с ферритовым заполнением) и не требовала волновой связи между каналами. В результате при длительности фронта питающего импульса 500 пс стандартное отклонение межканальной разности фаз высокочастотных колебаний не превышало 1 % от периода колебаний (около 1 пс на временной шкале). Это обеспечило стабильно воспроизводимую от импульса к импульсу интерференционную картину сложения полей излучения каналов.
Внешний вид источника с пристыкованным калориметром на каждом канале
Импульсы высокочастотных колебаний в двух каналах,
измерение стандартного отклонения разности фаз
Источником высоковольтных импульсов являлся импульсно-периодический генератор СИНУС-200, в котором маслонаполненная формирующая линия с волновым сопротивлением 30 Ом заряжается с помощью встроенного импульсного трансформатора Тесла и коммутируется на передающую коаксиальную линию неуправляемым азотным разрядником с принудительной прокачкой газа. Амплитуда зарядного напряжения формирующей линии высоковольтного генератора составляла 550 580 кВ. Типичное стандартное отклонение пробойного напряжения разрядника при частоте следования импульсов до 100 Гц не превышает 2 %. Установка позволяет работать в импульснопериодическом режиме пакетами длительностью до нескольких десятков секунд. Сформированный импульс напряжения с длительностью на полувысоте 9 нс и фронтом около 2 нс проходит обостряющий разрядник в виде отрезка коаксиальной передающей линии с ферритовым заполнением. Далее импульс с длительностью фронта менее 1 нс передается по коаксиальному тракту с масляной изоляцией через Т-образный коаксиальный тройник и 90-градусные повороты на два вакуумных диода. Амплитуда катодного напряжения достигала 300 кВ при длительности импульса около 9 нс и длительности фронта импульса около 0,8 нс.
Трубчатые сильноточные электронные пучки формируются в коаксиальных диодах с магнитной изоляцией. Для формирования и транспортировки пучков через замедляющие системы использованы два идентичных соленоида, создающие магнитное поле 0,55 T в замедляющей системе и 0,7 T в области катода. Таким образом, СВЧ-генераторы работали в области сравнительно малых магнитных полей (ниже циклотронного резонанса).
Оптимальный импеданс вакуумных диодов составил величину около 120 Ом. Для улучшения согласования в передающих линиях имеется ступенчатое повышение волнового сопротивления до 75 Ом. Длина линий была выбрана достаточной для того, чтобы исключить одновременное прохождение через ферритовый обостритель прямого и отраженного высоковольтных импульсов. В вакуумных диодах использованы металлодиэлектрические катоды из фольгированного стеклотекстолита диаметром 30 мм и толщиной кромки 0,2 мм. Геометрия замедляющей системы с длиной 25 периодов гофрировки и резонансным рефлектором оптимизировалась в численном эксперименте с помощью кода KARAT.
Для вывода излучения рабочая волна TM 01 в каждом из каналов трансформируется с помощью конвертора в волну TE 11 круглого волновода, которая излучается антенной в виде га-уссова волнового пучка. Расстояние между осями антенн каналов 50 см.
source
Комментариев нет:
Отправить комментарий