Фазированная решетка взрывоинициируемых радиочастотных источников

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ФАЗИРОВАННАЯ РЕШЕТКА ВЗРЫВОИНИЦИИРУЕМЫХ РАДИОЧАСТОТНЫХ ИСТОЧНИКОВ(72) Авторы Барышевский Владимир Григорьевич Гуринович Александра Анатольевна Пефтиев Владимир Павлович(73) Патентообладатель Частное научнопроизводственное унитарное предприятие ЦНИРТ(57) Фазированная решетка взрывоинициируемых радиочастотных источников, отличающаяся тем, что выполнена в виде двух или более модулей, являющихся взрывоинициируемыми радиочастотными источниками, включающими в себя взрывомагнитный генератор, функционирующий при постоянном допробойном напряжении, и расположенными на расстоянии, меньшем длины волны, излучаемой генераторами.(56) 1. Патент 6,477,932 2. 2. Прищепенко А.Б., Щелкачев В.М. Диссипативные и диффузные потери в спиральном взрывомагнитном генераторе // Электричество. - 1993. -8. 3. Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны. - М. Энергия, 1975. Фиг. 2 Полезная модель относится к области электроники, в частности к классу радиочастотных генераторов на основе взрывомагнитных (или взрывоинициируемых) генераторов(ВМГ), работающих по принципу сжатия магнитного потока. 99992014.02.28 Данная полезная модель относится, в частности, к устройствам, предназначенным для генерации радиочастотного излучения в широком диапазоне частот. Преимущественными областями применения таких источников излучения в упомянутом диапазоне являются зарядка емкостных накопителей ускорительных устройств, создание электромагнитных помех. Известны радиочастотные источники данного типа, например Взрывоинициируемый радиочастотный источник 1 или Взрывомагнитный генератор частоты 2. Взрывоинициируемые радиочастотные источники данного типа включают в себе емкостную нагрузку и ВМГ, содержащий, в свою очередь, лайнер, наполненный взрывчатым веществом(ВВ) и катушку индуктивности (индуктор). Емкостная нагрузка соединена с ВМГ и образует электрическую цепь с катушкой индуктивности и лайнером. При замыкании витков спирали индуктора 2 лайнером, расширяющимся вследствие взрыва ВВ, частота колебаний в цепи возрастает на несколько порядков вследствие уменьшения индуктивности и может достигать гигацерцового диапазона. Не замкнутые расширяющимся лайнером витки индуктора представляют собой спиральную антенну. Емкостная нагрузка представляет собой антенну на основе электрического диполя. Наиболее близким по совокупности признаков является взрывоинициируемый радиочастотный источник, включающий в себя ВМГ, состоящий, в свою очередь, из катушки индуктивности, лайнера, установленного внутри катушки, взрывчатого вещества, помещенного внутрь лайнера, детонатора, вызывающего подрыв ВВ с одного конца лайнера,источника начального напряжения, элементов, способствующих формированию плазмы в области между лайнером и внутренней поверхностью катушки индуктивности, а также электрическую реактивную нагрузку, подключенную к выходу ВМГ и выполняющую роль излучающей антенны 1, принятый за прототип заявляемой полезной модели. По сравнению с другими аналогами данный взрывоинициируемый радиочастотный источник обеспечивает генерацию излучения напрямую, без использования дополнительной отдельной излучающей системы, и позволяет достичь более высоких частот излучения. Известные взрывоинициируемые радиочастотные источники, включая выбранный в качестве прототипа, имеют следующий принципиальный недостаток ограничение мощности, обусловленное ростом напряжения на емкостной нагрузке при повышении мощности, приводящем к электрическому пробою емкостной нагрузки. Техническая задача, которую решает предлагаемая полезная модель, заключается в создании источника радиочастотного излучения, в котором устранен описанный выше недостаток, а именно достигается повышение мощности генератора при параметрах напряжения, не приводящих к электрическому пробою емкостной нагрузки. Поставленная задача решается путем образования фазированной решетки, состоящей из двух или более взрывоинициируемых радиочастотных источников, описанных в прототипе, функционирующих при постоянном допробойном напряжении и расположенных на расстоянии, меньшем длины волны, излучаемой генераторами. В предложенной фазированной решетке суммарная мощность, генерируемая системой взрывоинициируемых радиочастотных источников, может быть повышена от величины, пропорциональной числу источников , до величины, пропорциональной 2, при постоянном допробойном значении напряжении на отдельном взрывоинициируемом радиочастотном источнике. Для лучшего понимания сущности данной полезной модели она поясняется следующими фигурами. Фиг. 1 - эквивалентная схема цепи взрывомагнитный генератор - емкостная нагрузка. На схемеи- индуктивность и емкость нагрузки,- индуктивность ВМГ, а- полное сопротивление цепи, включающее сопротивление ВМГ и все типы потерь. Фиг. 2 - фазированная решетка, состоящая извзрывоинициируемых радиочастотных источников. 2 99992014.02.28 Работа полезной модели основана на явлении интерференции электромагнитного излучения системы взрывоинициируемых радиочастотных источников. В частности, хорошо известно 3, что, используя интерференцию электромагнитных волн от нескольких источников, можно управлять формой диаграммы направленности антенны и ее поляризационными свойствами. Так, напряженность электрического поля сум (, , ), создаваемая парой вибраторов- амплитудный множитель, зависящий от общей мощности генераторов, пи 2 тающих систему вибраторов.),2 01 2 где , ,- координаты точки наблюдения в сферической системе координат, - мнимая единица,- единичный орт сферической системы координат по направлению , - расстояние между двумя вибраторами (электрическими диполями длиной 2), расположенными параллельно осив плоскости , - половина длины вибратора, - длина волны колебаний вибраторов,) - комплексная диэлектрическая проницаемость среды,- удельная объемная проводимость среды,(1- угловая частота, для вакуума 200 0/0 01 - комплексная амплитуда тока в точке питания первого вибратора,02 - комплексная амплитуда тока в точке питания второго вибратора. 01есть напряженность поля излучеВходящее в (2) произведение 12 ния уединенного единичного вибратора с синусоидальным распределением тока, помещенного своим центром в начало координат. Данное произведение служит характеристикой излучения элемента системы. Функция(, ) учитывает интерференцию полей в системе двух вибраторов и фактически является функцией диаграммы направленности двух гипотетических точечных изотропных источников когерентного излучения, расположенных в точкена оси . 2 Мощность излучения системы из двух вибраторов пропорциональна квадрату суммарной напряженности электрического поля сум. Интерференция полей в системе двух вибраторов описывается выражением (4). Квадрат этого выражения, в предположении равенства амплитуд тока в точке питания первого и второго вибратора, есть 2 получаем, что в заданном направлении (характеризуемом углами , ) мощность излучения достигает максимума при условии,. 2 2 Отсюда получается условие на относительное расположение вибраторов, при котором достигается максимум мощности излучения в данном направлении Для излучения в свободном пространстве имеем 10 Таким образом, в системе из двух вибраторов (при 2) при выполнении условия (7) мощность излучения в данном направлении оказывается пропорциональной 4, т.е. 2. Данное правило пропорциональности мощности излучения квадрату излучателей справедливо и для любого количества излучателей. Из сказанного выше вытекает, что мощность излучения фазированной решетки взрывоинициируемых радиочастотных источников по фиг. 2 в направлении, определяемом соотношением (5), пропорциональна квадрату числа излучателей, входящих в систему, т.е. 2. Причем, если выполняется условие 0 , то и суммарная (проинтегрированная по 2 всем направлениям) мощность излучения пропорциональна 2. При этом напряжение на каждом взрывоинициируемом радиочастотном источнике, входящем в фазированную ре 4 99992014.02.28 шетку, не превышает пробойное. Таким образом, приведенные расчеты подтверждают возможность осуществления полезной модели и достижения заявленного технического результата, а именно повышения мощности генератора радиочастотного излучения при параметрах напряжения, не приводящих к электрическому пробою емкостной нагрузки. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.