Открытый резонатор свч

(21) 3908384/ (22) 04.0685 (46) 07.05,88 (71) Институт ники АН УССР (72) А.А.Верт А.П.Кусайкин, ренко 4 Вюл. В 17радиофизик лектро.ий, А.А.Ки Н.А,Попенко Ю.К.Ситый на лектрон Наука,бо еха с дифракпы создаструктур ССР. ринци довых АН У ОТКРЫТЬ Из обре в изме тра. а ло с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВ(53) 621.385,6(088.8) (56) Косарев Е.Л. Откр с эшелеттной решеткой. болвших мощностей. - М вып. 5, 1968, с. 93.Сиренко Ю.К, и др. ра в открытом резонато ционными решетками и п ния существенно одномоПрепринт У 224, ИРЭ 1 И РЕЗОНАТОР СВЧение может быть использоительной технике, радиоктроскопии в качестве электродинамических систем квантовых генераторов. Открытый сверхвысоко- частотный резонатор содержит сферическое зеркало 1 и зеркало 2 в виде металлической гребенки, канавки 3 которой между ламелями 4 заполнены диэлектриком. Величина Я относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика, период 1, ширина с 1 и высота Ь канавки 3 связаны между собой соотношением с = (1/2 х,) (2)+1) /сИ + Кгй), где ) =О, 1, 2, г= 1, 2;1 с = 1/Э, где Ъ - длина волны рабочего колебания резонатора, 0,11й б 0,91, 0,5Ь1,5, 0,5-к, .мин 1/Г 1-з 1 п(Ц - оС) 2/1+за п(ср-ИМЯ, где Ы, = агсз 1 п(тпрр/2 а), ш = О, 1, 2 - по перечный индекс рабочего колебания, а - поперечный размер резонатора;=агсзхп(1/2 к,созм ).Изобретение рас - ширяет функцнональные возможности резонатора путем разрежения его спек 1 ил,фИзобретение относится к технике СВЧ, а более конкретно к устройству открытого резонатора миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов, и может найти применение в измерительной технике, радиолокации, спектроскопии в качестве электродинамнческих систем квантовых генераторов.Цель изобретения - расширение 1 Офункциональных возможностей разонатора путем разрежения его спектра.На чертеже изображен резонатор,Открытый резонатор СВЧ содержит сферическое зеркало 1 и зеркало 2 в 15 виде металлической гребенки, канавки 3 которой между ламелями 4 заполнены диэлектриком, Параметры гребенки и величина с. относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика 20 выбираются в зависимости от таких характеристик проектируемого резонатора, как резонансная частота, добротность, коэффициент отбора энергии, уровень селекции мод, на основании 25 расчета коэффициента отраженияКплоской волйы от гребенки на зеркале 2. Коэффициенты отражения Н плоской Е- или Н-поляризованйой волны от гребенки определяются в результате 30 строгого решения соответствующей задачи математической физики.Колебания в открытом резонаторе формируются в результате суперпозиции плоских волн, распространяющихся под некоторыми углами М относительно оси 5 резонатора. Для разрежения спектра резонатора необходимо обеспечить отражение этих волн в зуком секторе углов к + ь . Удалось установить, что дор биться коэффициента отражения К , близкого к единице в малой окрестности частоты рабочего колебания, позволяет выполнение зеркала 2 в виде гребенки, канавки 3 которой заполнены 45 диэлектриком, при этом величина Е ширина щели д и значение Ж гребенки должны удовлетворять приведенным в формуле изобретения соотношениям. Ограничения на х создают условия для 5 О работы резонатора на (-1) гармонике пространственного спектра гребенки и исключают наличие каналов излучения на других распространяющихся гармониках спектра, приводящих к дифференционным потерям.Ограничение на величину отношения продиктовано технологическими соображениями, связанными с трудностями изготовления гребенки со слишком тонкими ламелями или слишком узкими щелями, Индексы 3 и г описывают числовибраций резонансного поля в щеляхрешетки по высоте и ширне. Дальнейшее увеличение г свыше значения 2 неприводит к улучшению параметров системы, например, по коэффициенту отраженияВ, . Параметр 1 определяетколичество вариаций поля по высотеЬ, и, следовательно, "развитость"периодической структуры и омическиепотери в системе, В связи с этим увеличение 1 более 2 не является целесообразным.Интервал изменения Ь определяетсявозможными значениями 1 = О, 1,2 - числом вариаций поля по высоте канавкирешетки,Значение угла М, определяется типом рабочего колебания открытогорезонатора,а именно поперечным индексом, или числом вариаций поля колебания вдоль оси У:ша, улз 1 п м, = --- условие поперечного1 2 арезонанса.Здесь ш - поперечный индекс рабочегоколебания вдоль оси У (см.чертеж);и - продольный индекс вдоль оси2;Э - длина волны рабочего коле ПЧбания,а/ 9 - относительный размер резо( щнатора вдоль оси У.П р и м е р. Рассчитывают размеры резо натора, в котором возможно только чистопродольное колебание типа ТЕМ с рабочей длиной волны=4 мм.Поскольку ш =О,ю. =О,продольный размер резонаторавдоль оси 2 равен ц/2 = 40 мм, а = 60 мм -поперечный размер резонатора выбираетсяиз соображений получения максимальнойдобротности на основе опыта. Посколькув теоретической модели решетка предполагается бесконечной вдоль направления еепериодичности (ось У),целесообразновыбирать 1 а/10. С другой стороны, естьограничения на величину Ж (см, формулу изобретения) при Я = 4 мм,2 мм ( 16 мм, Останавливаются назначении 1 = 3 мм, т.е. х, = 0,75,Находят угол= 4 1,8, выбирают тефлон в качестве заполнителя канавокрешетки ( с, = 2,04 в четырехмиллиметровом диапазоне длин волны), Ширинуканавки гребенки берут в указанных в1394272 где 1 = 0,1,2;г,= 1,2,Х= Ц/где- длина волны рабочего колебания резонатора,при этом значения й, Ь и 1 находятся в пределах 0,11с 1091; 0,51 Ь 1,5%;О, 5 й у с мин 1 / 1 -з 1 п й -6)2/ 1+я/и/-арф где ы = агсз 1 п(ш 9/2 а);1=0,1,2-поперечный индекс рабочегоколебания,а - поперечный размер резонатора,м,ср = агсвдп(1/21 ссозр)Составитель А.БелявскийРедактор Л.Зайцева Техред М.Дидык Корректор С. Черни Заказ 2226/48 Тираж 746 ПодписноеВНИИЛИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 формуле пределах, например д = 2,1, что дает о/1 = 0,7. Это значение позволяет определить величину г из усло- . вия распространения внутри канавки волноводной моды с номером г(2 ВВЕРГ=1,5; Из условия возможных значений (см. формулу изобретения) г = 1. Значение индекса 1 берут небольшим, т.к. в противном случае возрастает значе ние Ь,.и, следовательно, уровень омических потерь, Останавливаются на значении 1 = 1, Определяют глубину гребенки Ь = 2,82. Расчет показывает, что значение модуля коэффициента от ражения (Р, для рабочего колебания резонатора составляет 0,924, т.е. довольно близок к 1. Значения собственной добротности О резонатора когут составить величину О - 20 10 з . В пред 20 .лагаемом открытом резонаторе СВЧ осуществляется разрежение спектра не только по поперечным, но и продольным индексам колебаний. 25Формула изобретения Открытый резонатор СВЧ, состоящий из двух зеркал, одно из которых, расположенное под углом к оси резо ,натора, выполнено в виде металлической гребенки с заполненными диэлектриком канавками между ламелями, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностей резонатора путем разрежения егоспектра, величина с относительнойдиэлектрической проницаемости диэлектрика, период 1, м, ширина д, м, канавки и высота Ь, м. ламелей гребенки связаны между собой соотношением 1