ОСНОВНЫЕ РАЗДЕЛЫ:

Главная > ФГАОУ ВО НИ ТПУ > Ректорат > ФТИ > Лаборатория №46 > Исследования разработки, технологии
Лаборатория №46
  
    Направления исследований     

Основные исследования в области резонансной СВЧ компрессии импульсов включают следующее:

  • В 80-х годах прошлого столетия в лаборатории активно проводились исследования сверхпроводящих СВЧ систем, работающих при температуре жидкого гелия. Была разработана технология создания высокодобротных сверхпроводящих ниобиевых резонаторов, имеющих добротность на пять порядков выше, чем у обычных медных резонаторов, но из-за больших энергетических затрат, необходимых для получения жидкого гелия, экспериментальные направления были приостановлены. Однако теоретические исследования и компьютерное моделирование таких систем продолжаются. В основном они связаны с поиском новых конструкторских решений сверхпроводящих и охлаждаемых до азотных температур СВЧ компрессоров.

  • Для повышения энергетических характеристик СВЧ компрессоров при накоплении высокочастотной энергии предложено использовать сверхразмерные многоволновые резонаторы, имеющие более высокую добротность, чем обычные одномодовые резонаторы. Приводятся исследования процессов межрезонансного обмена энергией между взаимодействующими колебаниями в таких резонаторах и осуществляются разработки различных способов быстрого вывода накопленной энергии, в том числе, основанных на трансформации видов колебаний, когда осуществляется быстрое включение межвидовой связи между колебаниями, на которых осуществляется накопление энергии и быстрый ее вывод из резонансного объема.

  • Максимальная выходная мощность резонансных СВЧ компрессоров ограничивается допустимой электрической прочностью газовой изоляции под давлением до нескольких атмосфер в накопительном объеме компрессора. Применение последовательной компрессии в нескольких накопительных резонаторах позволяет повысить допустимые напряженности высокочастотных полей за счет сокращения времени хранения энергии в каждой последующей ступени. Результаты исследования последовательной компрессии позволили впервые создать системы компрессии с гигаваттным уровнем мощности выходных СВЧ импульсов.

  • Наиболее высокий уровень мощности выходного излучения можно получить, если использовать параллельную компрессию в нескольких устройствах. В этом случае необходимо использовать синхронизованные источники возбуждения накопительных резонаторов компрессоров, например, мощные СВЧ усилители (клистроны, ЛБВ и др.), работающие на одной радиочастоте.

    При параллельной компрессии наибольшие проблемы обусловлены необходимостью синхронного включения переключателей СВЧ компрессоров. Для осуществления этого рассматриваются различные способы, основанные на использовании одного общего переключателя для всех используемых компрессоров, а также синхронное включение всех переключателей с помощью лазера и др.

  • Проведенные эксперименты по компрессии СВЧ импульсов на выходе релятивистских генераторов показали перспективность этого направления, так как в этом случае можно расширить функциональные возможности релятивистских приборов за счет повышения уровня выходной мощности на порядок и более.

  • Потребительские характеристики резонансных СВЧ компрессоров в большой степени зависят от качества работы коммутирующего устройства, переключающего режим накопления высокочастотной энергии в режим быстрого выхода. В настоящее время в основном для коммутации используется плазма высокочастотного разряда с искровым поджигом. Такой способ коммутации используется при получении гигаваттных СВЧ импульсов с высокой частотой следования. Однако обеспечить стабильную и синхронную работу таких коммутаторов технически сложно. Поэтому проводятся исследования по созданию коммутаторов с лазерным поджигом. При относительно небольших уровнях мощности СВЧ импульсов, до десятков-сотен киловатт, возможно использование полупроводниковых коммутаторов. Такие коммутаторы могут обеспечить частоту следования до нескольких мегагерц, что имеет большое значение при некоторых применениях СВЧ компрессоров.

  • Проводятся исследования, направленные на использование резонансных СВЧ компрессоров для решения научно-технических задач в различных областях науки и техники. В настоящее время в основном такие исследования связаны с радиолокацией. Применение наносекундных СВЧ импульсов позволит создавать высокоинформативные системы локации малозаметных объектов. Другое направление использования резонансных СВЧ компрессоров связано с созданием лабораторных установок для исследования взаимодействия мощного наносекундного излучения с различными объектами и средами, а также определения приоритетных уровней воздействия СВЧ импульсов на радиоэлектронные системы.

Криогенный корпус лаборатории 46

Установка для получения гигаваттных СВЧ импульсов

Экспериментальная установка для исследования СВЧ коммутатора

Установка с двумя накопительными резонаторами