Генератор дифракционного излучения

) Авторы изобретен ртий, Н. А. Попенк В. П, Ш радиофи Заявител дена Трудового Красного Знамени инстиэлектроники АН Украинской ССР АТОР КЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИ(5 1 2Изобретение относится к области В генераторах с квазиоптическим выэлектроники СВЧ, а именно к генерато.- водом энергии используют ленточную дирам дифракционного излучения (ГДИ) фракционную решетку, напыленную на миллиметрового и субмиллнметрового дна кварцевуч подложку, которая выполняет назонов, и может найти применение в функцию верхнего зеркала ОР Ы . Такие измерительной технике связи, в радиоло- решетки обладают повышенными омичес-5кационных системах и т.п. кими потерями, что приводит к снижениюИзвестны ГДИ, содержащие заключен- добротности ОР, Выходная мощность в иые в корпус открытый резонатор (ОР), этом случае падает на порядок. образованный верхним и нижним непроз- Наиболее близким по конструкции к10рачными зеркалами, дифракционную струк- предлагаемому изобретению является ГДИ туруе нанесенную в центральной части с волноводным выводом энергии. Он сонижнего зеркала, катодный узел и выводдержит заключенный в цилиндрический энергии, корпус ОР, образованный двумя зеркалаВыходные характеристики таких гене- ми одно которых гладкое, а на поверх 15раторов в значительной мере определяют- ность второго нанесена периодическая ся вьбранным типом вывода энергии. В структура, катодный узел и волноводный генераторах с волноводным выводом вывод энергии, выполненный в виде шели энергии используется шель связи, распо- связи, находящейся в центральной части ложенная на одном из зеркал ОР. Шеливерхнего зеркала, причем между гладким и отверстия связи приводят к возмущению зеркалом и корпусом имеется зазор Г 2,г. ОР и появлению потерь на связь, которые Однако известные ГДИ имеют сравни- возрастают с укорочением длины волны. тельно невысокую выходную мощность и Все это ведет к снижению добротности ОР. стабильность частоты.6730 Указанные недостатки обусловленыналйчием в, ОР возмущающих элементов(например, щели связи) и потерь на связь.Цель изобретения - повышение выход/ной мощности и стабильности,генерируемых частот ГДИ без снижения добротности его ОРУказанная цель достигаетя тем, чтогладкое зеркало открытого резонаторавыполнено сплошным и в соответствии со . следующим" соотношением 69 4Интенсивность дифракционного поля при постоянной геометрии ОР повышается с повышением добротности колебания. Отсутствие потерь на связь приводит к повышению добротности ОР а следовательно, и к повышению уровня выходной мощности.Собирательные свойства диэлектрической обоймы 7 способствуют увеличению интенсивности поля выводимого из гене-, ратора.тый резонатор, образованный верхним и 25 нижним непрозрачными зеркалами 2 и 3,периодическую етруктуру 4, нанесеннуюв центральной части нижнего зеркала 3,катодный узел 5, коллектор 6, диэлектри-ческую обойму 7 иэ материала с малым ЗОтангенсом угла потерь (Ю ) и радиопрозрачное окно 8.Верхнее зеркало 2 выполнено гладкимбез возмущающих элементов.Диэлектрическая обойма 7 помещенав корпус 1 соосно ОР, охватывая его зеркала 2 и 3.Вывод энергии представляет собойкольцевую щель, образованную корпусом401 и периферийной частью верхнего зеркала 2. Диэлектрическая обойма 7 своейверхней частью заполняет кольцевующель,Предлагаемый ГДИ работает следующим образом,Электронный поток, сформованный ка-тодным узлом 5 и продольным магнитнымполем, пролетая вблизи периодическойструктуры 4, возбуждает дифракционноеизлучение, последнее возбуждает ОР.ЯВ ОР устанавливается"одйй йзсобствей-нйх"типов колебанйй. После этогоколебанйя, представляющее собой квазиопти 55ческий пучок, дифрагируют назеркалах,2 и 3 ОР. Дифракционное поле ОР перехватывается диэлектрической обоймой 7и выводится ею через кольцевуЕ йель внагрузку. 3 Рассмотрим зависимость добротностиот расстояния между зеркалами Я(/р) для собственного колебания сферического открытого резонатора (ОР) (фиг, 2). С увеличением расстояния между зеркалами увеличивается резонансный обьем колебания, а следовательно и его добротность (омические потери и потери на связь постоянны)Это увеличение интенсивнойтоков на зеркалах приводит к увелйчению амплитуды внешнего резонансного попч (зависимость Ад = 1 (ф ). Малые величины внешнего поля при небольших расстояниях между зеркаламиобусловлены малым соотношением радиусапятна поля к апертуре зеркала (ге 4 ). Дальнейшее увеличение расстояния между зеркалами .приводит к увеличению соотношення ф/р , однако, при этом резко падает интенсивность резонансного пучка (зависимость О = 1 1 Г й ) .Известно, что изменение добротности собственных колебаний ОР определяется формулой.Ч + где К : ЖГ:ф +О-сх гС 3 - расстояние между зеркалами;О, - дифракционные потери;О -, омические потери;д - потери на связьсв 1- длина волны. 0,2 д/В 1где, с 1- расстояние между зеркаламиф Я- радиус кривизны, -а зазор между корпусом и гладким зерка лом заполнен диэлектриком и образуетпри этом вывод энергии.На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый ГДИ, продольный разрез: на фиг. 2 - зависимость добротности от расстояния между зеркалами.Предлагаемый ГДИ содержит заключенные в цилиндрический корпус 1 открыВыполнение зеркал 2 и 3 беэ возмущающих элементов обеспечивает высокую стабильность частоты генератора.Внешнее (дифракционное) поле, применяемое в предлагаемом генераторе для вывода энергии, есть результат дифракции резонансного волнового пучка йа зеркале ОР и имеет явно выраженный резонансный .характер. Причем оно является общей характеристикой всех типов резонаторов с различной конфигурацией зеркал. Интенсивность дифракционного поля за зеркалом определяется интенсивностью дифрагируюшего резонансного пучка.69формул а О,ас с/а с где сЯ - расстояние между зеркаламиЙ - радиус кривизныа зазор между корйусом и гладким эеркалом заполнен пйэлектриком и образуетпри этом вывод энергии,Источники йнформации,принятые во внимание приэкспертизе1. Балаклицкий И. М, и др. Квазиоптический генератор дифракционного излучения. Иэв Вузов, Радиофизика, т.ХУ 1,% 2, 1973,;с. 238-244.2. Шестопалов В. П, и др.Эффект рифракционного излучения,lи его применение в электронике. Электронная техника сер. "Электроника СВЧф,1972, Ю 12, с. 59, рис. 2 а (прототип)л 5 6730Эта формула описывает зависимость"О-(ЧВ)на фиг. 2 и является обшей для добротности собственных колебаний разных резонаторов. Следовательно общей будет и зависимость амплитуды дифрак ционного поля от расстояния между зеркалами, так как она определяется интенсивностью резонансного пучка, Так как теоретическое рассмотрение задачи дифракции с учетом потерь, представляет серъеэ 1 ные математические трудности, былй проведены экспериментальные исследо- вания зависимости Ац = Ы) на различных резонаторах. В результате . были. получены зависимости, аналогичные приведенной на фиг. 2. Единственное отличие - изменение местоположения экстремума от координаты с 3/й, обусловленное различием радиусов пятен полей разньх типов колебаний при фиксированной апертуре зеркал.Предлагаемый ГДИ обеспечивает повышение выходной мощности и стабильности генерируемых частот беэ снижения добротности ОР. Это достигается сведэ-.25 нием к нулю потерь на связь и выпслнением ОР без возмушаюших элементов. Кроме того, его конструкция технологичней, Нет надобности использовать сложза ное и редкое оборудование и проводить трудоемкие работы при изготовлении щелей связи йли ленточных дифракционных решеток, особенно при переходе в ,более коротковолновую часть миллиметрового и субмиллиметрового диапазона, что,35 в свою очередь, приводит к снижению себестоимости генератора.8 г изобретенияГенератор дифракционного излучения, содержащий заключенный в цилиндрический корпус соосно ему открытый резонатор, образованный двумя, зеркалами, одно иэ которых гладкое, а на поверхность второго нанесена периодическая структура, причем между гладким зеркалом и корпусом имеется зазор, электронно-оптическую систему и выход энергии, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выходной мощности и стабильности генерируемых колебаний, гладкое зеркало открытого резонатора выполнено сплошным и в соответствии со следующим соотношением