Vircator - Vircator

A vircator (VIRtual CAthode oscillaTOR) je a mikrovlnná trouba generátor, který je schopen generovat krátké pulsy laditelných úzkopásmových mikrovln na velmi vysokých úrovních výkonu. Jeho aplikace je hlavně v oblasti elektronického boje, prostřednictvím interference s elektronickými zařízeními, jako jsou radary nebo rádiová zařízení.

Vircator schematické

Typický vircator je postaven uvnitř evakuováno rezonanční dutina nebo vlnovod. Elektroda, a studená katoda, na jednom konci vstřikuje intenzivně paprsek elektronů, například z a Marxův generátor nebo a generátor komprese toku, volitelně s vhodným pulsující síť, např. A Blumlein. Pulz má velikost v rozmezí stovek nebo více kilovoltů a dobu trvání asi 50 - 150 nanosekund. Elektrony jsou přitahovány k tenké vrstvě anoda, jako je aluminizovaný PET film nebo a nerezová ocel síť, která je připojena k uzemněnému tělu vlnovodu. Jednotka je obklopena a magnet. Kvůli intenzitě elektronového paprsku mnoho elektronů prochází anodou do oblasti za ní a vytváří virtuální katoda. Elektronový paprsek musí být tak intenzivní, aby překročil proud omezující náboj prostoru v této oblasti, což způsobuje oscilace, které generují mikrovlny. Frekvence, účinnost a další charakteristiky vyzařovaného paprsku závisí na přesné fyzické konfiguraci a provozních parametrech.

Existuje koaxiální konstrukce, kde katoda tvoří vnější prstenec obklopující anodový válec, přičemž virtuální katoda se tvoří podél osy válce. Takový design lze přímo integrovat do a vlnovod.

Frekvence jsou obvykle v oblasti 0,5 - 1,5, 2 - 6, 3 nebo 5 - 18 GHz. Jsou možné i jiné frekvence. Nižší frekvence jsou použitelné pro rušení komunikace, vyšší frekvence lze využít pro jejich ničivé účinky na elektroniku.[1]

Vircators byly použity jako elektromagnetický puls generátory a pro generování Rentgenové záření[Citace je zapotřebí ]. Úrovně výkonu řádově 1010 do 1012 watty jsou možné.

Nástupcem designu vircatoru je reditron, který má vyšší účinnost a užší šířku pásma.[2]

Funkce

Masivní krátký puls vysokého napětí způsobí, že katoda emituje intenzivní výbuch elektronů emise elektronů v poli mechanismus. Elektrony jsou přitahovány k anodě. Velká část elektronů prochází anodou a vytváří za ní mrak, který vytváří virtuální katodu. Elektrony jsou však stále přitahovány anodou (a navzájem se odpuzují), takže mění směr a létají zpět k anodě, jen aby znovu prošly a byly odrazeny katodou a přitahovány směrem k anodě. Rychle se zrychlující a zpomalovající elektrony, které kmitají tam a zpět mezi skutečnou a virtuální katodou přes síťovou anodu při mikrovlnných frekvencích, pak produkují elektromagnetické záření.

Zdroje

  1. ^ Přenosná elektronická bomba, která má být testována - IEEE Spectrum
  2. ^ Společnost, Diane Publishing. Pulzní vysoce výkonné mikrovlnné trubice (HPM) a související technologie. ISBN  9780941375962.
  • US patent 4345220 „Vysokovýkonný mikrovlnný generátor využívající relativistický elektronový paprsek ve vlnovodové driftové trubici, Donald J. Sullivan, 1982
  • US patent 4730170 „Virtuální katodový mikrovlnný generátor s prstencovou štěrbinou anody,“ Thomas J. T. Kwan, 1988
  • Donald J. Sullivan, „Vysoce výkonná mikrovlnná výroba z virtuálního katodového oscilátoru (Vircator)“, IEEE Trans. Nucl. Sci., Sv. NS-30, No. 4, 3426-3428 (srpen 1983) [1]
  • Thomas J. T. Kwan, „Vysoce výkonná koherentní mikrovlnná generace z oscilačních virtuálních katod“, Phys. Tekutiny 27 (1), 228-232 (leden 1984)
  • Libor DRAŽAN, Roman VRÁNA, „Axiální vircator pro aplikace elektronického boje“ [2]