Resumen

Este artículo trata del generador de microondas de alta potencia con cátodo virtual - vircator. Se introducen el método de alimentación por impulsos del vircator, la estructura del vircator axial, los métodos de medición y los resultados experimentales. Se discuten las posibles aplicaciones del vircator en el área de las armas de energía dirigida de microondas (DEWM).

1. Introducción

Existe una amplia gama de dispositivos HPM. Los klystrons relativistas, magnetrones, dispositivos de ondas lentas, triodos reflejos y vircadores son todos ejemplos de la base tecnológica disponible [1]. Desde la perspectiva de un diseñador de armas electromagnéticas o de ojivas, el dispositivo elegido será en este momento el vircator. El vircador es un dispositivo de un solo disparo capaz de producir un solo pulso de radiación muy potente, pero es mecánicamente simple, pequeño y robusto, y puede funcionar en una banda relativamente amplia de frecuencias de microondas. La física del tubo del vircator es sustancialmente más compleja que la de los dispositivos anteriores. La idea fundamental del vircator es la de acelerar un haz de electrones de alta corriente contra un ánodo de lámina.  Muchos electrones pasarán a través del ánodo, formando una burbuja de carga espacial detrás del ánodo. Bajo las condiciones adecuadas, esta región de carga espacial oscilará en frecuencias de microondas. Si la región de carga espacial se coloca en una cavidad resonante que esté apropiadamente sintonizada, se pueden alcanzar picos de potencia muy altos. Las técnicas convencionales de ingeniería de microondas pueden entonces utilizarse para extraer la energía de las microondas de la cavidad resonante. Dado que la frecuencia de oscilación depende de los parámetros del haz de electrones, los vircadores pueden ser sintonizados o pitados en frecuencia, donde la cavidad de microondas soportará los modos apropiados. Los niveles de potencia alcanzados en los experimentos con vircadores oscilan entre 170 kW y 40 GW en frecuencias que abarcan las bandas de decímetros y centímetros [1].

2. Fundamentos del funcionamiento del vircator

La idea básica del vircator es acelerar una descarga densa de un haz de electrones contra una red o un ánodo de lámina. Muchos electrones pasan a través del ánodo y forman una región de una carga espacial detrás del ánodo llamada "cátodo virtual". Esta región de una carga espacial en las condiciones correspondientes puede oscilar en una región de frecuencias de microondas. Es posible sintonizar el vircator en una banda ancha de frecuencias utilizando sólo un cambio de una densidad de carga espacial. No es necesario tener un campo magnético externo para corregir la función del vircador. Hay varias configuraciones del vircador que se muestran en la Fig. 1.  En la Fig. 1a hay un vircador axial. El haz de electrones pasa a través del ánodo de lámina. La energía de las microondas también sale axialmente. Es posible, dependiendo de los requisitos de la aplicación, sacar la energía de las microondas en dirección transversal. Este caso de una configuración de vircator está en la Fig. 1b. 

• Materias:Microondas Arma de energía dirigida
• Subjects:Microwaves Directed-energy weapon (DEW)
• Palabras claves:Generador de microondas de alta potencia; Cátodo virtual - vircator; Energía dirigida de microondas (DEWM).
• Keywords:High power microwave generator; Virtual cathode - vircator; Directed microwave energy (DEWM)