физика внешний вид генератора

Физико-математические науки

РАДИОФИЗИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Учеными Института сильноточной электроники разработана оригинальная физическая концепция построения релятивистских СВЧ-генераторов с виртуальным катодом (виркаторов) с электродинамической обратной связью, работающих в отсутствие внешнего магнитного поля. Созданы экспериментальные макеты этих устройств, при помощи которых получены импульсы СВЧ-излучения мощностью до 500 МВт на частоте 1,5 ГГц и до 300 МВт на частоте 2,7ГГц при эффективности генерации около 6 %. Длительность импульсов излучения составила 2030 нс при длительности импульса электронного пучка 50 нс. В эксперименте также продемонстрирована возможность плавной перестройки частоты генерации. Этот результат является одним из важнейших достижений релятивистской сильноточной электроники за последние годы, поскольку открывает перспективы создания нового класса сверхмощных СВЧ-генераторов с уникальными характеристиками (рис. 1.14).

Рис. 1.14. Внешний вид полуторагигагерцового генератора с виртуальным катодом, смонтированного на сильноточном импульсно-периодическом ускорителе СИНУС-7.

В этом же Институте впервые решена проблема самопроизвольного ограничения длительности импульса излучения релятивистской лампы обратной волны путем облучения поверхности ее электродинамической системы низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком. Эффективно сглаживая поверхность и удаляя диэлектрические включения, такая обработка подавляет развитие взрывной электронной эмиссии и обеспечивает значительный рост электрической прочности. Использование в экспериментах 3-сантиметровой релятивистской лампы обратной волны с мощностью излучения 3ГВт, электродинамическая система которой была предварительно обработана низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком, позволило увеличить длительность СВЧ-импульсов более чем в четыре раза с 6 до 29 нс. При этом энергия в импульсе составила более 80 Дж (рис.1.15).

Рис. 1.15. Осциллограммы импульса напряжения на сильноточном вакуумном диоде ( 1 ), тока пучка электронов ( 2 ) и мощности СВЧ-излучения релятивистской лампы обратной волны ( 3 ). Штриховая кривая осциллограмма мощности СВЧ-излучения до обработки компонентов электродинамической системы низкоэнергетическим сильноточным пучком электронов.

В рамках выполнения научной программы международного проекта SYRINX (Франция, Россия, США, Израиль) разработаны не имеющие аналогов в мире управляемые многоканальные газовые разрядники с выходным напряжением 2,5 МВ (рис. 1.16). Их использование дает возможность существенно уменьшить потери в генераторах с промежуточными емкостными накопителями в виде водяных линий и является существенным вкладом в элементную базу импульсно-энергетических установок тераваттного диапазона мощности.

Рис.1.16. Схема (сверху) и внешний вид (снизу)

управляемого многоканального разрядника ИСЭ СО РАН.

Впервые в мире проведены исследования по генерации наносекундных импульсов сверхширокополосного электромагнитного излучения гигаваттной мощности на основе четырехэлементной решетки малогабаритных комбинированных антенн, возбуждаемых биполярными высоковольтными импульсами. Разработан и построен не имеющий аналогов генератор сверхширокополосного излучения с пиковой мощностью 1,3 ГВт и шириной диаграммы направленности 45

source