Замедляющая система типа “лестница”

Союз Советских Социалистических Республик.о Н 0123,24 //Н 0125,50 1) 2139728/2 оедипением заявки Государственкыи комитет Совета Микистров СССР(088.8) по делам изобретеии открытий(72) Авторы изобретения С. Бакштаев, В. А, Акиншин, В. А. Капитоно . К. Точинина, И. А. Чудайкин и В. П, Гусаро аязитель 54) ЗАМЕДЛЯЮВ П-ВОЛ СИСТЕМА ТИПА ЛЕСТНИЦАДЕ С ПОГЛОТИТЕЛЕМ замедляпригодн Изобретение относится к области электроники СВЧ и предназначено для использования в мощных усилителях М-типа.Известны СВЧ приборы О-типа, в которых в качестве невзаимных поглотителей применяются ферриты, встроецные,в замедляющую систему с целью улучшения параметров прибора.Так, в ЛБВ со спиральной однородной замедляющей системой, состоящей пз колец, соединявшихся между собой полосками поочередно в диаметрально противоположных точках, с целью устранения самовозбуждения применяются ферритовые элементы, размещенныее по обе стороны замедляющей системы, заключенной з золновод прямоугольной формы, ферритовые элементы расположены в плоскости, параллельной оси прибора, и имеют заданный угол наклона относительно оси. Для работы ферритов используется магнитное поле прибора 1,В ЛБВ с замедляющей системой, имеющей форму прямоугольного волновода, свернутого зигзагом или нагруженного широкими встречными пластинами, предложено в определенных местах помешать ферриты, на которые наносится слой поглоцаюшего материала.ферриты располагаются з участках, перпендикулярных продольной оси золновода, свернутого зигзагом, илп между пластинами и подмагничива ются фокусирующим магнитным полем. Предлагаемый невзаимный поглотитель, совмещенный с замедляющей систеь мой, позволяет за счет подавления ооратнойволны улучшить КПД прибора п произведение ширины полосы на усиление 2.В ЛБВ с замедляющей системой типа гиратора, состоящей из нескольких спирально 0 распологкеных стержней, заключенных зкруглый волновод, с целью подавления обратной волны и устранения самовозблкдеция применяются ферритовые вкладыши. Они расположены на стенке волновода, напротив 5 каждого из штырей. Для подмагничизанцяферритовых элементов используется магнитное поле прибора 3.Однако рассмотреннье ощие системы с поглотптелями це ы для прц бора М-типа.В усилителях,Ч-типа прямой волны цаиболее распространенной конструкцией замел ляошей системы является штырсзая замедляющая система з золнозоде с выступом.Известна та кое кснструкц 1 я хси 1 огоусилителя М-типа прямой волны с взаимным поглотптслсм з замедляющей системе. Там используется захедля 101 цая система типа лестпща з П-волнсводе с поглотптелех, осу- С шествле: ным с помощью покрытия определенных участков штырей тонким слоем альсифера 41.Применение такого поглотителя позволяетуспешно бороться с паразитной обратнойсвязью за счет подавления ооратной волны,существование которой связано с явлениемпереотражений от концов замедляющей системы и от неоднородностей внутри нее.Потери, вносимые описанным поглотителем, одинаковы для прямой и обратной волн.Это является причиной снижения КПД усилителя и его выходной мощности, взаимносвязанных друг с другом. Для увеличениявыходной мощности в такой конструкции потребуется увеличение числа каскадов усилителя или же увеличение длины пространства взаимодействия в каждом каскаде, т. е.увеличение габаритов прибора, а это поведетк снижению КПД усилителя.Целью изобретения является уменьшениепрямых потерь СВЧ-мощности в замедляющей системе типа лестница в П-волноводе спотлотителем,Для достижения указанной цели в стенках волновода выполнены пазы, в которые 5помещены ферритовые вкладыши, имеющиетепловой контакт с поверхностью пазов, причем оси симметрии пазов параллельны осисимметрии волновода. Пазы могут быть выполнены или в боковых, или в нижних стенках П-волновода.С целью улучшения теплсотвода от ферритовых вкладышей с наружной стороны стенок пазов выполнены каналы для охлаждающей жидкости, повторяющие форму паза.Предлагаемая конструкциявнося,в 10%.ной полосе частот потери для обратной волныне менее 15 дб, а для прямой - не более 1 дб,обеспечивая при этом приемлемый тепловойрежим работы ферритовых вкладышей на вь 1- 40соком уровне мощности, способна решить поставленную задачу.Возмокность получения рабочей температуры ферритов не выше допустимой при некотором заданном уровне выходной мощности обеспечивается рядом конструктивныхпризнаков: возможностью двустороннего охлаждения ферритов за счет их двухстороннего контакта с металлом; возможностью подведения водоохлаждения в непосредственной 50близости от феррита за счет выбранного месторасположения ферритов, для случая помещения ферритов в пазах нижних стенок волновода - возможностью оптимизациивого режима работы феррптовых пластин за 55счет уменьшения тслшины ферритовых вкладышей и увеличения числа их рядов при сохранении неизменной величины потерь в обоих направлениях, т. е, улучшением режиматеплоотвода с одновременным уменьшением 60тепловых потерь СВЧ-мощности на единицуповерхности феррита,В предлагаемых местах расположенияферритовых пластин поляризация векторамагнитного поля близка к круговой и при ра бочих магнитных полях усплигеля имеет место ферромагнитный резонанс (ФМР), сопровокдаемый интенсивным поглощением в феррите волны обратного направления и незначительным - волны прямого направления.На фиг. 1 показана замедляющая система типа лестница в П-волноводе до внесения туда поглотителя, сечение; на фиг. 2 - конструкция поглотителя, размещенного на месте нижних стенок волновода, с разрезом по А - А; на фиг, 3 - конструкция поглотителя, размещенного на боковых стенках П-волновода.Замедляющая система содержит штыри 1, боковые стенки 2 волновода, выступ 3 волновода, нижние стенки 4 волновода. Вместо нижних стенок могут быть вставлены две водоохлакдаемых манжеты б (фиг. 2) с тремя (или более) рядами кольцевых пазов в каждой. Вставляют манжеты так, что они не изменяют прежнюю конфигурацию пространства волновода с выступом, за исключением того, что в нижней части волновода образуются узкие пазы. В эти кольцевые пазы по всей длине замедляющей системы вставлены тонкие толщиной 1 ия ферритовые пластинки 6. хороший тепловой контакт обеспечивается высокотемпературной пайкой ферритов с манжетой, Так как блок замедляющей системы и манжеты выполнены из меди, имеющей коэффициент теплового расширения (КТР) приблизительно в два раза больше, чем у феррита, то с целью устранения возникающих в зоне пайки напряжений и трещин между ферритом и медной манжетой припаивается компенсатор 7 из медно-молибденового сплава с КТР, равным КТР феррита. С той же целью ферритовое заполнение выполнено из небольших штабиков, а не сплошным кольцом, Высокотемпературное соединение ферритов с медно-молибденовым сплавом достигается одним,из трех, возможных способов: активным, пайкой с предварительной мечаллизацией феррита, диффузионной сваркой. Работа ферритовой развязки осуществляется ст магнитного поля усилителя Но с применением магнитных шунтов 8, снижающих рабочее поле Н, в области ферритовых пластин с целью обеспечения условий ФМР.Конструкция поглотителя, размещенного на боковых стенках П-волновода (фиг. 3), работоспособна при меньших значениях уровня мощности в усилителе, чем предыдущая, т. к, имеет меньшие резервы для поддержания нужной температуры ферритоз из-за ограниченных возмокностей увеличения числа рядов при повышении уровня мощности в усилителе, Ограничение связано со следующим. При небольших толщинах феррита, порядка 1 - 2 мм, получение необходимого для работы развязки невзаимного эффекта достижимо при высоте ферритовых пластин не менее половины высоты выступа в волноводе. С учетом этого конструкция развязки с числом рядов ферритов в замед519099 г ляющей системе более четырех при их расположении напротив выступа и стенки приведет к значительному изменению конфигурации полости волнозода с выступом и соотвегственно существенно изменит дисперсионную характеристику и сопротивление связи замедля.ошей системы. Использование предложенных конструкций позволит улучшить ряд технико-экономических данных усилителей М-типа, а именно увеличить выходную мощность приборов при сохранении габаритов и веса усилительной цепочки прежними, а в случае, если ферритовый поглотитель в замедляющей системе окажется способен заменить функции внешней ферритовой развязки между усилителем и нагрузкой, то и сократить габариты и вес у силительной цепочки. Формула изобретения 1. Замедляющая система типа лестница в П-волноводе с поглотителем для мощных приборов М-типа, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения прямых потерь СВЧ-мощности, в стенках волновода выполнены пазы, в которые помещены ферритовые вкладыши, имеющие тепловой контакт с поверхностью пазов, причем оси симметрии пазов параллельны оси симметрии волновода.2, Система по п, 1, отличающаяся 5 тем, что пазы выполнены в боковых стенкахП-волновола.3. Система по п. 1, отличающаясятем, что пазы выполнены в нижних стенках П-волновода.10 4. Система по пп, 1 - 3, отличающаяся тем, что, с целью улучшения теплоотвода от ферритовых вкладышей, с наружной стороны стенок пазов выполнены каналы для охлаждающей жидкости, повторяющие фор му пазов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент США2.822.502, кл, 315 - 3,5,20 04.02.58,2. Патент США2.970.242, кл. 315 - 5,39,31.06.61.3. Патент США2.947.906, кл. 315 - 3,5,02.08,60.25 4, В. И. Петроченков. К расчету штыревыхзамедляющих систем с искусственно увеличенными потерями. - Электроника СВЧ,1970, Ъ 5э 9099 Составит ть Е шова тон Р пе исн ко.ин ета Со ретений н о а"шская нанл. и ред. ,т каз 544/145ЦНИИПИ ТекоелИзл.76ссударственногопо дедал изооМосква, )К, РТнп. Харьк. ф Тирак 995вета Мннисткратнйб, д, 45