Микроволновый генератор
MICROWAVE GENERATOR

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к технике генерирования сверхвысокочастотных (СВЧ) колебаний.
Известен «Микроволновый генератор», содержащий подогреватель катода, выполненный с возможностью создания высокотемпературного нагрева, анод, окружающий подогреватель катода, с рабочим объемом, образованным между ними, и антенну для вывода сверхвысокочастотных колебаний, генерируемых в аноде, отличающийся тем, что анод включает верхний резонансный диск, снабженный несколькими направляющими элементами, вытянутыми вниз, и выполненный с возможностью образования верхней резонансной камеры резонатора, нижний резонансный диск, снабженный несколькими направляющими элементами, и выполненный с возможностью образования нижней резонансной камеры резонатора, и средний резонансный диск, размещенный между верхним и нижним резонансными дисками, и эмиттер, размещенный между подогревателем, выполненный с возможностью испускания термоэлектронов в упомянутый рабочий объем при нагреве упомянутого эмиттера упомянутым подогревателем катода.
Патент РФ на изобретение №2107383, МПК: Н03В 1/02, д. публ. 20.03.1998
Известно «Устройство для тепловой обработки объекта СВЧ-излучением», содержащее магнетрон, повышающие трансформаторы, высоковольтные конденсаторы и высоковольтные диоды, объединенные в две группы, причем односторонне расположенные выводы вторичных обмоток всех трансформаторов соединены с «землей», в свою очередь противоположно расположенные выводы вторичных обмоток всех трансформаторов через высоковольтные конденсаторы последовательно подключены к анодам высоковольтных диодов первой группы и к катодам высоковольтных диодов второй группы, при этом катоды первой группы высоковольтных диодов соединены с общей точкой, подключенной на «землю», отличающееся тем, что магнетрон, расположенный в блоке излучателя СВЧ, снабжен рупорной антенной, а блок излучателя СВЧ соединен кабелем с блоком питания, при этом в схеме блока излучателя СВЧ используют два повышающих трансформатора, два конденсатора, один из которых расположен в цепи 1-го трансформатора, а второй в цепи 2-го трансформатора, а также четыре высоковольтных диода, причем первичные обмотки всех трансформаторов подключены к питающей сети противофазно, а один из повышающих трансформаторов дополнительно снабжен обмоткой питания накала магнетрона, которая, в свою очередь, подключена к катоду магнетрона.
Патент РФ на ПМ №168707, МПК: Н03 1/02, д. публ. 16.02.2017.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому в качестве изобретения является «Микроволновый генератор», содержащий магнетрон, повышающий трансформатор, высоковольтные конденсаторы и высоковольтные диоды, отличающийся тем, что в схеме используют еще два повышающих трансформатора, три высоковольтных конденсатора и шесть высоковольтных диодов, объединенных в две группы по три диода, причем первичные обмотки всех трех трансформаторов подключены к трехфазной сети переменного тока, а односторонне расположенные выводы вторичных обмоток всех трех трансформаторов соединены «звездой», общая точка которой подключена на «землю», в свою очередь, противоположно расположенные выводы вторичных обмоток всех трех трансформаторов через высоковольтные конденсаторы последовательно подключены к анодам высоковольтных диодов первой группы и к катодам высоковольтных диодов второй группы, при этом катоды первой группы высоковольтных диодов соединены с общей точкой, подключенной на «землю», а аноды второй группы высоковольтных диодов соединены с катодом магнетрона.
Патент РФ на изобретение №2480890, МПК: Н03 В1/02; д. публ. 27.04.2013.
Техническим результатом является обеспечение возможности дискретного регулирования уровня выходной мощности СВЧ-генератора при соблюдении непрерывности режима генерации СВЧ-излучения.
Вышеуказанный технический результат достигается за счет того, что «Микроволновый генератор» содержит магнетрон, три повышающих трансформатора, три высоковольтных конденсатора и шесть высоковольтных диодов, объединенных в две группы по три диода. При этом первичные обмотки всех трех трансформаторов подключены к трехфазной сети переменного тока, а односторонне расположенные выводы вторичных обмоток всех трех трансформаторов соединены «звездой», общая точка которой подключена на «землю». Причем катоды первой группы высоковольтных диодов соединены с общей точкой, подключенной на «землю», а аноды второй группы высоковольтных диодов соединены с катодом магнетрона. Во вторичной цепи каждого трансформатора используют одинаковый комплект из N номиналов высоковольтных конденсаторов по N штук в каждом комплекте, синхронное переключение между которыми обеспечивает трехполюсный переключатель на N положений. А противоположно расположенные незаземленные выводы вторичных обмоток каждого из трех трансформаторов с помощью трехполюсного переключателя через высоковольтные конденсаторы одинаковой емкости из каждого комплекта последовательно подключены к анодам высоковольтных диодов первой группы и к катодам высоковольтных диодов второй группы.
Микроволновый генератор поясняется чертежом-схемой на фиг. 1
Фиг. - 1 Микроволновый генератор (схема общего вида)
Микроволновый генератор согласно Фиг. 1 содержит: три повышающих трансформатора, 1 - трансформатор 1; 1a - первичная обмотка трансформатора 1; 1b - вторичная обмотка трансформатора 1;
2 - трансформатор 2; 2а - первичная обмотка трансформатора 2;
2b - вторичная обмотка трансформатора 2;
3 - трансформатор 3; 3а - первичная обмотка трансформатора 3;
3d - вторичная обмотка трансформатора 3;
4 - магнетрон; 4а - анод магнетрона; 4k - катод магнетрона;
три одинаковых комплекта высоковольтных конденсаторов по N штук в каждом комплекте: 5а, 5b, …5n - конденсаторы в цепи 1-го трансформатора; 6а, 6b, …6n - конденсаторы в цепи 2-го трансформатора; 7а, 7b, …7n - конденсаторы в цепи 3-го трансформатора; шесть высоковольтных диодов, объединенных в две группы по три диода:
8 - первая группа диодов по три диода - 8а, 8b, 8с;
9 - вторая группа диодов по три диода - 9а, 9b, 9с;
10 - трехполюсный переключатель на N положений.
Причем первичные обмотки 1а, 2а и 3а всех трех трансформаторов 1, 2 и 3 подключены к трехфазной сети переменного тока. При этом односторонне расположенные выводы вторичных обмоток 1b, 2b и 3b всех трех трансформаторов 1, 2 и 3 соединены «звездой», общая точка которой подключена на «землю». В свою очередь, противоположно расположенные выводы вторичных обмоток 1b, 2b и 3b каждого из трех трансформаторов 1, 2 и 3 с помощью трехполюсного переключателя на N положений 10, через высоковольтные конденсаторы одинаковой емкости одного из N номиналов из 5-го, 6-го и 7-го комплектов конденсаторов, последовательно подключены к анодам высоковольтных диодов 8а, 8b, 8с первой группы и к катодам высоковольтных диодов 9а, 9b, 9с второй группы. Катоды первой группы высоковольтных диодов 8а, 8b, 8с соединены с общей точкой, подключенной на «землю», а аноды второй группы 9а, 9b, 9с высоковольтных диодов соединены с катодом 4k магнетрона 4. При работе микроволнового генератора по предложенной схеме все трансформаторы 1, 2 и 3 работают в режиме насыщения и пульсация высокого напряжения на работающем магнетроне 4 весьма незначительна. Пульсация амплитуды огибающей высокой частоты на выходе магнетрона 4 более заметна и составляет единицы процентов. Пока одна из ветвей схемы питает магнетрон 4, две другие заряжают свои конденсаторы, например 6 и 7. При изменении положения трехполюсного переключателя на N положений 10, к выходным обмоткам высоковольтных трансформаторов 1b, 2b и 3b подключаются конденсаторы одинакового номинала из комплектов конденсаторов 5, 6 и 7. В каждом из комплектов конденсаторов имеются конденсаторы N номиналов. Чем больше значение емкости в цепи питания магнетрона 4, тем больше уровень генерируемой им мощности, и наоборот. Соответственно, число уровней генерируемой мощности равно количеству N номиналов конденсаторов в каждом комплекте.
Таким образом, удается обеспечить возможность дискретного управления уровнем генерируемой СВЧ-мощности при сохранении истинно непрерывного режима работы общедоступного и исключительно дешевого магнетрона при питании его от трехфазной сети переменного тока. Трансформаторы, диоды и конденсаторы также используются штатные, общедоступные и недорогие. Выходная мощность магнетрона может быть повышена более чем в два с половиной раза по сравнению с паспортным значением, причем нагрузка на каждый из трансформаторов составляет не более 70% от штатного режима. Это позволяет, при интенсификации охлаждения магнетрона (например, с помощью водяного охлаждения) строить высокоэффективные и экономичные системы СВЧ-питания для непрерывной работы в течение продолжительного времени.
Предложенный в качестве изобретения микроволновой генератор позволяет обеспечить возможность дискретного управления уровнем выходной мощности магнетронного генератора при соблюдении непрерывности режима генерации СВЧ-излучения.