Открытый резонатор

(51)5 Н 01 .1 50 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ ЗОБРЕТЕН ТЕПЬСТВУ и(54)(57) 1. ОТКРЫТЬЙ РЕЗОНАТОР дляэлектронных приборов СВЧ, содержащивогнутое зеркало и рупорное зеркалос подсоединенным к нему короткозамкнутым отрезком волновода, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения подстройки параметроврезонатора и расширения области егоприменения, в него введено дополнительное зеркало.1243550 2. Резонатор по п.1, о т и ич а ю щ и й с я тем, что вогнутоезеркало выполнено параболическим,в его Фокусе расположено рупорноезеркало, а дополнительное зеркаловыполнено плоским с поверхностью,превышающей апертуру рупора, и расположено симметрично относнтельно ,,оси резонатора на расстоянии от вог.нутого зеркала, превышающем егофокусное расстояние,Э. Резонатор по п,1, о т л нч а ю щ и й с я тем, что вогнутоезеркало выполнено параболическим,дополнительное зеркало выполненоцилиндрическим и расположено междувогнутым зеркалом и рупорным зеркалом на оси резонатора. 4. Резонатор по п.1, о т л ич в ю щ и й с я тем, что вогнутое зеркало выполнено эллиптическим,Изобретение относится к электронной технике, в частности к открытымрезонаторам электронных СВЧ-приборовЦелью изобретения является упрощение подстройки параметров резона тора и расширение области его нрииейения.На Фиг. 1-4 схематически представ"иены возможные варианты трехзеркаль ньпс Фокусирующих открытых резопато .ров, причем конструкции могут сос тоять как из прямолинейных парал иельно расположенных проводников внаправлении, перпендикулярном плос кости чертежа, так и иэ цилиндрических тел, имеющих ось вращенияв плоскости чертежа.На Фиг. 1.показан резонатор, состоящий из рупорного зеркала 1 с подсоединенным к нему замкнутым . отрезком волновода 2, вогнутого зеркала Э параболической формы и до поинительного третьего плоскоговеркапа 4. дополнительное .зеркало выполненосФерическим н расположено между вогнутым зеркалом и рупорныи зеркалом,при этом центр сферы дополнительногозеркала размещен на оси резонатора.5. Резонатор по и.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что вогнутоезеркало выполнено в виде части эл"липтического цилиндра, дополнительное зеркало выполнено цилнндрнческим и расположено, между вогнутымзеркалом и рупорным зеркалом, приэтом ось дополнительноо зеркалапараллельна образующей вогнутогозеркала.6. Резонатор по п,1, о т л ич в ю щ и й с я тем, что вогнутоезеркало выполнено эллиптическим,дополнительное зеркало ;ыполненорупорным, прн этом оба рупорных зеркала размещены в фокусах вогнутогозеркала,1Нв фиг. 2 показан открытый резонатор, в котором дополнительное зер.ф кало 4 расположено между вогнутым зеркалом 3 и рупорным зеркалом 1, причем форма кривизны вогнутого зеркала выбирается такой, чтобы после отражения от ее поверхности электромагнитной волны, движущейся от рупора, она падала параллельным пучком на поверхность третьего зер кала.4.На Фиг. Э третье зеркало 4 распо . доже но, как н в предыдущем случае, между вогнутым и рупорным зеркалами. Вогнутое зеркало 3 имеетФорму эллипса, в одном нз Фокусов которого находится центр сферического (если система зеркал осесиьщет.ричяая) или ось цилиндрическогозеркала 4 если система зеркап состоит из прямолинейных пэраЗРЙльнорасположенных проводников), а дру-.гой фокус расположен внутри рупорарупорного зеркала 1. Поверхностьщетьего зеркала выбираетея тезей,чтобы эллиптическое .1 ерк.ало отражало расходящийся пучок электромагнитных волн, движущийся от рупорцого зеркалаперпендикулярно его поверхности. 5На фиг. 4 показан открытый резонатор, состоящий иэ эллиптического зеркала 3, н фокусах которого расположены два зеркала рупорного типа 1 и 4 с присоединенными к цим отрез О ками волноводов 2 и 5.Электромагнитные колебания в предлагаемых резонаторах формируются сле.дующим образом.Электромагнитная волна, возбужденная, например, электронным потоком в отрезке нолцовода 2 резонатора, показанного на фиг, 1, имеет возможность распространяться в сторону рупорцого зеркала 1, 1 з рупора, помещенного н 20 фокусе параболического зеркала 3 и выполняющего функции точечного источ" ника электромагнитных волн, расходящаяся волна движется н открытом пространстве в сторону параболического 25 зеркала 3. Отразившись от него, эта волив превращается в плоскую волну, которая движется в сторону плоского зеркала 4, Отраэишпись от плоского зеркала, электромагнитная волна с ЗО плоским фронтом движется обратно к параболическому зеркалу 3 и после отражения от него фокусируется н ру поре 1 и движется в сторнну волново" да 2. Дойдя по волцоподу 2 до закоротки, волна отражается от цее и весь процесс повторяется, В реэультв.те интерференции волн, движущихся в противоположных направлениях, в системе устанавливается стоячая нол О иа Меняя положение плоского зеркала, т.е. расстояние от него до параболического зеркала, можно изменять в широких пределах параметры резонатора, причем с увеличением этого рас Стояния до определенного предела добротность резонатора растет, так квк увеличивается его объем присохранении рабочей поверхности. Сле довательио, возможно попциение стабильности работы и КПД СВЧ-прибора нв его основе.Принцип работы резонаторов, покананйых на фиг. 2,3, аналогичен принВйпу работы резонатора, представлен Много нв фиг. 1.В резонаторе с двумя рупориыми а зеркалами (фиг. 4 ) электромагнитная волна, возбужденная, например, элект. ронным потоком в отрезке нолцоводв 2, движется в сторону рупорного зеркалаи далее расходящая сферическая волна падает на вогнутое зеркало 3. После отражения от поверхности зеркала 3 волна движется крупорному зеркалу 4 и, фокусируясьвнутри рупора, переход в отрезок волновода 5. Дойдя по волцоводу до закоротки, волна отражается от нее к проделывает. весь путь в обратном направлении до эакоротки в нолноноде 2, Последня конструкция открывает широкие воэможности и планесоздания на ее основе различных СВЧустройстн, В качестве отрезка волцонода 5 может быть исползанан фазопращатель, аттепюатор и т,дв вместо эакоротки может быть использопац подвижный поршень.Предлагаемые конструкции фокусирующих открытых резонаторов с тремя зеркалами в миллиметровом и субмиллиметроном диапазонах длин волнобеспечивают наряду с воэможностью кратковременного взаимодействия электронов с высокочастотным полем резонатора возможность простого управления параметрами реэоцатора плавно и в широких пределах без изменения его основных геометрических размеров и нарушения режима работы прибора, воэможность создания пчос- кого фронта электромагнитной волны и измснеиия облучаемой лопсрхиости третьего зеркапа. В отличие от прототипа в предлагаемом резонатореможно иэмсцлть расстояцис мсжду погнутым зеркалом и дополнительным третьим зеркалом ила величину рабочей поверхности последнего и тем самым параметры резонатора. Прц этом расстояние между погнутым и рупорным зеркалами и их гсометрическиеразмеры остаются неизменными.Предлагаемый резонатор позволяет, наряду с расширением диапазона изменения его электродицааческих пара метров по сравнению с прототипом и увеличением стабильности работы и КПД приборов СВЧ иа его основе, значительно упростить проблему вы вода энергии из прибора. В реальной конструкции вакуумного прибора на Основе фокусирующего открытого резонатора с двумя зеркалами нэ техиологичес ких соображений вывод энергии целесооб".1243550 Составитель В Техред В.Када лматов Корректор М, Демч дактор Иказ 3728 к раж 2 ОственногозобретеииИ, Р писно тета ССткрытий ая ваб. 1 ИИПИ Госуд по делам 1 ЭОЭ 5, Моск4/5 иэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 раэнее осуществлять от вогнутого зеркала. Иэ тех же соображений перестройка частоты прибора может осуществляться эа счет перемещения вогнутого зеркала, что значительно усложняет конструкцию прибора. В предлагаемой трехзеркальной конструкции Фокусирующего открытого резонатора эта проблема снимается, так как вы О вод энергии может осуществляться от вогнутого зеркала, а перестройка час. тоты - с помощью третьего зеркала.Предлагаемый открытый резонатор позволяет широко изменять параметры 15 СВЧ-приборов на его основе: увеличивать их стабильность и КПД путем увеличения добротности резонатора, расширять рабочую полосу частот прибора путем уменьшения величин добротности, 20 увеличивать в несколько раэ полосу перестройки частоты прибора по сравнению с аналогичным прибором на основе фокусирующего двухзеркального от- крытого резонатора. Конструкция ре зонатора, показанная на фиг. 1, позволяет увеличить более чем в два раза собственную добротность по срав нению с двухзеркальным резонатором эа счет увеличения расстояния между вогнутым и дополнительным плоским зеркалом. Резонаторы, представленные на фиг, 2-4, позволяют конструктивно использовать дополнительное зеркало для изменения одного из параметров резонатора беэ изменения других параметров, например резонансной длины волны при неизмененной величине собственной добротности и наоборот, что невозможно в прототипе, Двухрупорный резонатор с эллипсоидальным вогнутым зеркалом (фиг, 4) позволяет управлять его параметрами без изменения геометрических размеров конструкции, что значительно упрощает подстройку параметров резонатора.Помещение дополнительного третьего зеркала в фокусирующий открытый резонатор позволяет расширить область применения резонатора, напри мер испольэовать его в сочетании с полупроводниковыми приборами в уси" лителях или сумматорах 1,делителях) мощности.