Б. В. Загвоздкін, В. В. Синьков, В. В. Сошенко Інститут радіофізики та електроніки ім. А. Я. Усикова НАН України 12, вул. Ак. Проскури, Харків, 61085, Україна Тел.: (+38 0572) 448395; e-mail: vas@nord.vostok.net В. Є. Новиков Науково Технічний Центр «ЕФО» НАН України (Харків, Україна)

Анотація Представлено джерело на базі магнітокумулятівних генератора (МКГ). Принциповою відмінністю запропонованої конструкції МКГ є секціонування робочої обмотки з включенням між секціями конденсаторів. Така конструкція, забезпечивши узгодження антени з параметрами приладу, дозволила поліпшити його частотні та енергетичні характеристики.

I. Вступ

При побудові потужних джерел електромагнітного випромінювання на базі МКГ [1] роль останнього зазвичай полягає в забезпеченні харчуванням генератора. Використання МКГ зазвичай обмежується швидкої зарядкою формують ліній і отриманням великих струмів [4]. Створення джерела на основі МКГ зазвичай пов’язують із застосуванням магнітокумулятівних генератора частоти (МКГЧ) [2]. Конструкція цього приладу по суті є магнітокумулятівних генератором, навантаженням якого є конденсатор ємністю 1000 пФ, включений послідовно з обмоткою генератора. Стверджувалося, що це джерело випромінює надширокосмугових сигнал із смугою понад 25 ГГц. Випробування такого джерела не підтвердили заявляються параметрів [3] і тому проблема створення джерела на базі МКГ залишається актуальною.

Нижче розглянута конструкція МКГ, що дозволила створити мобільний джерело, що генерує надширокосмугових сигнал радіочастотного діапазону.

II. Основна частина

Магнітокумулятівних генератор є струмовим приладом (приладом з малим внутрішнім опором), тому електричні характеристики МКГ (створюваний струм і тривалість процесу) визначаються навантаженням і внутрішнім опором обмотки. При створенні радіочастотного МКГ генератора використовують збудження резонансної системи, до складу якої входить зменшується в часі індуктивність. На цьому принципі були побудовані відомі генератори на базі МКГ [2, 5]. Перший з них МКГЧ, який представляє собою послідовний контур з зменшується індуктивністю. У другому генераторі навантаженням є набір послідовно включених паралельних контурів.

Для перевірки відповідності результатів тестування ВМГЧ наведеними в [2] даними виконано моделювання його роботи. Зміна напруги на конденсаторі МКГЧ в часі, при моделюванні в програмі Micro-Cap V, наведено на рис.1.

Загальна індуктивність обмотки визначається індуктивністю секцій. При розгляді принципу

Амплітуда напруги досягає значень більше 50 кВ. Спектр сигналу такого приладу складає 18 Мгц без підключення навантаження. При роботі з навантаженням 10 кОм ширина спектра зменшується до 13 Мгц. Високі значення розвиваються в послідовному контурі напруг різко знижують надійність роботи такого приладу. Можливість узгодження такого генератора з антеною для отримання значної потужності вельми проблематична. Представлена ​​в [2] фотографія підтверджує справедливість результатів моделювання.

Рис. 1. Напруга на конденсаторі Fig. 1. Capacitor voltage

МКГЧ з навантаженням у вигляді паралельних контурів [5] має на резонансних частотах велике активний опір, що зменшує струм генератора. Необхідність підбору зв’язку між контурами до того ж різко знижує можливість практичної реалізації такого приладу.

Пропонована конструкція генератора створювалася з урахуванням вищевикладених недоліків. На відміну від інших МКГ, вона дозволяє забезпечити узгодження з антеною і обмежити максимальну амплітуду напруги на елементах генератора, що дозволяє уникнути пробою в ланцюгах генератора. Збільшення часу роботи МКГ забезпечує велику енергію сигналу. Конструкція забезпечує генерування сверхширокополосного сигналу радіочастотного діапазону.

До складу джерела електромагнітного сигналу входить джерело живлення, генератор, згода пристрій і антена. Принципова схема цього генератора наведена на рис. 2. У цій конструкції робоча обмотка МКГ секціонірована (L1 нL4). Між секціями включені конденсатори С1 МСЗ. Для підключення антени (R5) використана індуктивна зв’язок (L4, L5).

Рис. 2. Схема МКГ Fig. 2. MCG circuit

роботи генератора можна виділити чотири тимчасових інтервалу ti н-14, В кожному з яких відбувається зменшення відповідної індуктивності (L1 нL4) від початкового значення до 0. Зміна індуктивності L1 (t) на часовому інтервалі ti визначається як:

де ti max момент часу, при якому L1 (t) звертається до 0, т характерний час, і

Lg(t) = Lg0Exp(–) + L4 Rg(t) = Rg0Exp{~) + R4                 (2)

Зміна індуктивності L3(T) та інтервали часу t1 + t4 представлені на ріс.З.

На рис. 4 показаний струм в антені джерела за час роботи генератора. Як видно, тривалість високочастотних коливань в нашому генераторі займає фактично весь інтервал роботи МКГ. Це дозволяє істотно підвищити енергію випромінювання і ККД джерела. Спектр струму в антені зображений на рис. 5.

Основна увага при проведенні випробувань приділялася вимірам форми сигналів на елементах МКГ і навантаженні. Найвища частота сигналу в випробуваних конструкціях МКГ перевищувала 70 Мгц. Напруга на антені склало 30 кВ. Результати експериментів підтвердили правильність обраних рішень.

III. Висновок

Представлений у даній роботі джерело володіє характеристиками, які дозволяють отримати надширокосмугових сигнал радіочастотного діапазону.

IV. Література

1 Сахаров А. Д., Люда Р. 3., Смирнов Є. І. та ін Магнітна кумуляція. ДАН СРСР, 1965, т.165, № 1, с. 6568.

2 Пріщепенко А. Б., Щелкачев М. В. дисипативні і дифузійні втрати в спіральному взривомагнітних генераторі. Електрика. 1993. № 8 (31).

3 L. L.AItgilbers, Ivanov V. С., Soshenko V. A. Blowupmagnetic generators parameters investigations. Book of Abstracts EUROEM’98. p. 129. TEL AVIV, ISRAEL, JUNE 14-19,1998.

4 Люда P. 3., Смирнов E. І. та ін Магнітна кумуляція. ДАН СРСР, 1965, т. 165, № 1, с. 65-68.

5 Пащенко А. В., Пащенко І. А., Ткач Ю. В. магнітокумулятівних беспучковий параметричний генератор. 8-а міжнародна конференція «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», Вересня 1998 р. Матеріали конференції, с. 247.

MOBILE SOURCE ON THE BASE OF MAGNETIC CUMULATIVE GENERATOR

В. V. Zagvozdkin, V. V. Sin’kov, V. V. Soshenko The A. Usikov Institute of Radio Physics and Electronics of the National Academy of Sciences of Ukraine 12, Proskura Str., Kharkov, 61085, Ukraine Tel: (+38 0572) 448395; e-mail: vas@nord.vostok.net

V. E. Novikov Electrophysical Center NAS Ukraine, Kharkov

Abstract The principal distinction ofthe source presented in this paper, is coil partitioning with capacitors included between winding sections. Those make it possible to match generator and antenna and to improve frequency and energy capabilities.

I.  Introduction

Magnetic Cumulative Frequency Generator (MCFG) is Magnetic Cumulative Generator (MCG) based. MCGF is a MCG with capacitor of 1000 Pf capacitance that is connected in series with generator work coil. There are statements that such a generator emits super wideband signal within more than 25GHz band. But MCGF tests did not verify those characteristics.

II.  Main part

The presented generator design allows antenna matching and voltage peak amplitude limiting. The generator work time increasing provides higher energy level ofthe signal. The generator provides generation of super wideband signal in radio frequency band. The generator circuit is shown in Fig.2. MCG coil inductance alteration is shown in Fig.3. The equations describing the generator operation are presented. Source antenna current is shown in Fig.4. Spectrum of the source antenna current is shown in Fig.5. The highest signal frequency was more than 70 MHz while testing, and antenna voltage 30 KV.

III.  Conclusion

The presented source has parameters that make it possible to obtain super wideband signal in radio frequency band.


Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.