ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИК НА ОСНОВЕ СВЕРХПРОВОДНИКА

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для переноса спектра сигнала из одной частотной области в другую.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство управляемого формирователя гармоник [Кузьмичев Николай Дмитриевич, Славкин Владимир Владимирович, RU 2013857 C1, опубл. 10.09.1990], содержащее первую, вторую и третью катушки индуктивности, сердечник, четвертую катушку индуктивности, где начало второй катушки индуктивности соединено с началом третьей катушки индуктивности, первая, вторая и третья катушки индуктивности расположены на полом диэлектрическом каркасе и размещены внутри четвертой катушки индуктивности, сердечник выполнен из сверхпроводящего материала с нелинейными свойствами магнитной восприимчивости и расположен в полости полого диэлектрического каркаса, при этом первая, вторая, третья и четвертая катушки индуктивности, сердечник и полый диэлектрический каркас погружены в хладагент криостата, а концы второй и третьей катушек индуктивности являются выходом управляемого формирователя гармоник. Устройство позволяет формировать широкий спектр гармоник, частоты которых соответствуют умножению входной частоты как в нечетное, так и в четное число раз в зависимости от величины управляющего магнитного поля, которое влияет на амплитуды четных и нечетных гармоник.
Недостатком устройства является невозможность регулирования температуры в охлаждаемом объеме, инерционность системы, а также необходимость дозаправки криостата хладагентом.
Техническим результатом заявленной полезной модели является упрощение схемы генератора гармоник, регулирование температуры охлаждаемого объема с высокой точностью и, как следствие, изменение амплитуды и спектрального состава нечетных гармоник в рабочем диапазоне температур, а также снижение инерционности системы.
Технический результат достигается за счет того, что в первую катушку индуктивности генератора гармоник помещена вторая катушка индуктивности, внутри которой расположен высокотемпературный сверхпроводящий сердечник с нелинейными свойствами магнитной восприимчивости, согласно полезной модели произведена оптимизация индуктивной системы путем уменьшения количества катушек индуктивности и дополнительно введен тепловой экран, вакуумная камера, микрокриогенная машина и термоэлектрический холодильный модуль. При этом первая и вторая катушки индуктивности, сердечник из высокотемпературного сверхпроводника помещены в дополнительно введенный тепловой экран, который плотно прилегает к термоэлектрическому холодильному модулю. А термоэлектрический холодильный модуль, в свою очередь, плотно прилегает к охлаждаемой головке микрокриогенной машины, при этом вся конструкция размещается в вакуумной камере.
Структурная схема полезной модели приведена на фигуре, где обозначены: 1 - микрокриогенная машина, 2 - охлаждаемая головка микрокриогенной машины, 3 - термоэлектрический холодильный модуль, 4 - тепловой экран, 5 - первая катушка индуктивности, 6 - вторая катушка индуктивности, 7 - сердечник на основе сверхпроводника, 8 - вакуумная камера.
-1
Устройство работает следующим образом. Вакуумная камера 8 с давлением 10, в которую помещены охлаждаемая головка микрокриогенной машины 2, термоэлектрический холодильный модуль 3, тепловой экран 4, первая катушка индуктивности 5, вторая катушка индуктивности 6, сердечник на основе сверхпроводника 7, обеспечивает эффективную тепловую изоляцию системы от внешних теплопритоков. На микрокриогенной машине 1 задается необходимая температура охлаждаемой головки 2, которая путем теплового контакта обеспечивает температуру термоэлектрического холодильного модуля 3 в диапазоне от 80 до 120 К. За счет плотного контакта и теплопередачи между термоэлектрическим холодильным модулем 3 и тепловым экраном 4, температура теплового экрана 4 равна температуре термоэлектрического холодильного модуля 3. Термоэлектрический холодильный модуль 3, при изменении подаваемого на него тока, позволяет регулировать температуру теплового экрана 4 с точностью до 0,05К. Для того, чтобы обеспечить рабочую температуру и исключить влияние радиационного излучения на генератор гармоник в тепловой экран 4 помещены первая катушка индуктивности 5, вторая катушка индуктивности 6 и сердечник из высокотемпературного сверхпроводника 7. Электрический контакт между катушками 5,6 и тепловым экраном 4 исключен благодаря тому, что обмотка катушек покрыта диэлектрическим лаком. Внутри первой катушки индуктивности 5 расположена вторая катушка индуктивности 6, которая накручена на сердечник из высокотемпературного сверхпроводника 7 с нелинейной магнитной восприимчивостью в рабочем диапазоне температур. Первая катушка индуктивности 5, запитываемая переменным электрическим током заданной частоты, создает переменное магнитное поле. На выходе катушки индуктивности 6, являющейся выводом формирователя гармоник, индуцируется напряжение, в спектре которого присутствуют нечетные гармоники.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для охлаждения используется микрокриогенная машина 1, следовательно, пропадает необходимость дозаправки криостата хладагентом. Так же в устройстве используются две катушки индуктивности 5 и 6, поэтому упрощается схема генератора гармоник. В устройстве используется термоэлектрический холодильный модуль 3, тепловой экран 4 и вакуумная камера 8, отсюда появляется возможность регулировать температуру охлаждаемого объема с высокой точностью, и, как следствие, изменять амплитуду и спектральный состав нечетных гармоник в рабочем диапазоне температур.