Длинные линии с нелинейными параметрами, страница 6

Образование УЭВ может происходить также за счет нелинейной проводимости линии. Действительно, если проводимость уменьшается с ростом напряжения, то энергия на фронте волны в ее начальной части будет поглощаться больше, чем при приближении к вершине. Поэтому происходит «выедание» части фронта. Типичным примером такой линии является линия с магнетронным эффектом.

Рассмотрим вакуумную коаксиальную линию, в которой внутренний проводник (катод) нагрет и имеет место термоэлектронная эмиссия с его поверхности. Пусть по такой линии (рис. 6) распространяется электромагнитная волна. Электрическое поле волны ускоряет электроны в радиальном направлении. Магнитное поле тока, протекающего по внутреннему проводнику, «закручивает» траекторию движения электронов вокруг магнитных силовых линий. При некотором соотношении между током и напряжением электроны перестают попадать на внешний проводник и

Рис. 23.6. Электровакуумный коаксиал с магнетронным эффектом магнитным полем возвращаются обратно на внутренний проводник. Следовательно, пока электрическое и магнитное поля волны малы по величине (начало фронта), электроны попадают с одного проводника на другой, т.е. между проводниками существует большая проводимость и течет ток утечки. С ростом этих полей волны (конец фронта) электроны начнут «закручиваться», и наконец они будут возвращаться на внутренний электрод линии. Этот эффект, предсказанный в [1], был назван «магнетронным». Мы его уже рассматривали при описании работы вакуумных линий с магнитной самоизоляцией, работающих в режиме взрывной электронной эмиссии (см. главу 10).

§ 23.4    Конструкции линий с ударными электромагнитными волнами

Максимальная крутизна нарастания импульсов тока или напряжения при формировании их методом ударных волн ограничена дисперсионными свойствами феррита и дисперсией линии передачи, в которую включается феррит. Дисперсионные свойства коаксиальной линии передачи с ферритом делают ее основным элементом при формировании предельно коротких мощных импульсов.

На рис. 7 приведено устройство коаксиальной линии, примененной в одном из генераторов [11]. На центральный проводник коаксиала 1 вплотную надеты ферритовые кольца 2. Поверх колец намотана изоляция 3 из фторопластовой ленты, на которую надевается внешний проводник коаксиала 4. При высоком потенциале центрального проводника во избежание ионизации воздушных зазоров вся конструкция помещается в трубку с маслом. В конструкции коаксиалов с ферритом нашли применение две марки ферритов, выпускаемых промышленностью: магний-марганцевые ферриты типа ВТ, применяемые в вычислительной технике, и никель-цинковые ферриты типа НН. Магний-марганцевые ферриты типа НМ обладают повышенной проводимостью при постоянном токе, вследствие чего их применение ограничено.

Методика расчета коаксиальных линий предложена в [12]. По заданным длительности фронта  и амплитуде тока  целесообразно определить размеры ферритового кольца согласно (9):

 [м],                                    (23.18)

Рис. 23.7. Коаксиальная линия с ферритом где  и  – внешний и внутренний диаметры ферритового кольца; величина  определяется по графику рис. 5 для данного  Следует отметить, что при отсутствии подмагничивания величина  По размерам кольца можно найти диаметр внешнего провода:

 [м],                                               (23.19)

где  – толщина слоя изоляции между ферритом и внешним проводником линии, которая определяется электрической прочностью диэлектрика,

 [м],                                                  (23.20)

где  – электрическая прочность диэлектрика, В/м. Длина формирующей линии определяется по формуле (16) с учетом того, что для коаксиальной линии коэффициент заполнения линии  характеризующий поток рассеяния, приближенно равен: