Генератор

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН трукция гене- ческая проек. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт радиофизики и электроники АН УССР(5 б) Авторское свидетельство СССР . 1060085, кл. Н 03 В 9/14, 1982.Авторское свидетельство СССР М 944071, кл. Н 03 0 7/14, 1980,(57) Использование: при разработке радиоаппаратуры различного назначения в коротковолновой части СВЧ-диапазона. Сущность изобретения; устройство содержит открытые резонаторы основного сигнаИзобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования при разработке радиоаппаратуры в наиболее коротковолновой части СВЧ-диапазона,Целью изобретения является повышение мощности и устойчивости генерации на гармонике основного сигнала.На фиг. 1 изображена коксратора; на фиг, 2 - изометриция дифракционной решетки.Генератор содержит открытый резонатор основного сигнала, образованный сферическим отражателем 1 и дифракционной решеткой 2, и открытый резонатор сигнала гармоники, образованный сферическим отражателем 3 и дифракционной решеткой 2. Вывод энергии выполнен в виде отрезка квазиоптической линии передачи 4 с фокуси(505 Н 03 В 9/14, Н 03 0 7/14 2ла и сигнала гармоники, каждый из которых образован соответствующим сферическим отражателем и дифракционной решеткой, выполненной в виде параллельных металлических лент на диэлектрическом слое с металлической подложкой. Полупроводниковые диоды включены между каждой из металлических лент и металлической подложкой. Приведены соотношения, определяющие выбор размеров элементов дифракционной решетки. Оси открытых ре-. зонаторов расположены в плоскости, перпендикулярной образующим дифракционной решетки, с пересечением в ее центре, При этом ось открытого резонатора сигнала гармоники расположена под углом к оси открытого резонатора основного сигнала. 3 з.п. ф-лы, 2 ил. рующей в виде отрезка квазиоптической линии передачи 4 с фокусирующей линзой 5,Дифракционная решетка 2 содержит металлическую подложку 6, на которой расположен диэлектрический слой 7, на свободной поверхности которого размещены параллельные металлические ленты 8. Каждый из полупроводниковых диодов 9 включен между соответствующей металлической лентой 8 и металлической подложкой б, Напряжение смещения подводится к полупроводниковым диодам 9 по металлическим лентам 8, Ось резонатора основного сигнала перпендикулярна поверхности дифракционной решетки 2, а ось резонатора сигнала гармоники образует с перпендикуляром к поверхности решетки угол ртакой, что эи Ъ -А /2 п. При этом толщинаЬ диэлектрического слоя 7 и расстояние Омежду металлическими лентами 8 должныудовлетворять соотношениям:Ь = 4 п еl; -1)- 0,4)1,Об 0.31,где - период дифракционной решетки;В - относительная диэлектрическаяпроницаемость материала диэлектрического слоя;А- длина волны основного сигнала;и - номер гармоники.Генератор работает следующим образом,Общеизвестно, что при падении на периодическую отражательную решетку пло 15ской монохраматической Волны в общемслучае над ней образуется спектр плоскихнеоднородных и однородных волн. Неоднородные волны экспоненциально затухаатпа нормали к решетке, однородные волнымогут уносить энергию ат решетки под углами, определяемыми выражениемзи р 1= -р . /1-3 и р, .где р = О, +1, +2,номер пространственнойОднородной Волны (так называемые пространственные гармоники), грр - угол, падкоторь 1 м р-пространственная гармоникауходит от решетки, р - угол, под которымприходит падающая волна (углы измеряются от нормали к решетке против хода часовой стрелки).Случай, когда д, = о, т.е, происходитсовпадение угла падения волны и угла, подкоторым уходит р-пространственная гармоника, называется режимом автоколли-мационного Отражения и описываетсявыракениемОА зи гр= -- ; -2 40Открытый резонатор основной частоты 1 -- сЯ будем конструировать так, цтобы его ось была перпендикулярна поверхностидифракционнай решетки 2, т.е, гр =-. гр:= О, 45 Для того, чтобы в этом резонаторе не Возникали пространственные гармоники с рО, т,е. Ва избежание возникновения дифракционных потерь, необходимо, чтобы1 Лчта следует из очевидного условия 1 з и д, 1Если смонтировать 1-полупроводниковый диод 9 (ДГ или ЛПД) между металличе. ской подложкой б и металлической лентой 8 и подвести напояжение О/1 смещения, В ра г55 зонаторе основного сигнала Возникнут автоколебания на частоте 1, определяемой формулой;-- ц+ - агссоз1 ----с г 1 Г Е+( +Ле.) 1,где Е - длина резонатора основного сигнала, В - радиус кривизны сферического отражателя 1, Л 1:-поправка к. резонанснойдлине из-за наличия фазового сдвига волны,отраженной от дифракционной решетки 2,па сравнению с плоским металлическим отражателем. Формула выписана для низшегоТЕМ 0 ц(ц = 1,2) типа колебаний резонатора основного сигнала, который предпочтителен в описываемом генераторе.Хотя численное значение Л для заданной частоты 1 можно рассчитать, предпочтительнее предусмотреть возможностьперемещения сферического отражателя 1вдоль оси резонатора основного сигналадля настройки на келаемуео частоту.СБЧ-так, проходящий через полупроводниковый диод 9, имеет сложную форму,зависящую от множества факторов (режимаработы, уровня СВЧ-напряжения и пр,), аследовательно, богат гармониками, В рассматриваемом устройстве открытый резонатор сигнала гармоники на частоте пгармоники образован сферическим отражателем 3 и дифракцион ной решеткой 2, установленной пад углом автаколлимациир; для и гармоники (и = 2,3номер гармоники), с частотой Ь= и 1, а р=О, +1, + 2 - ,номер гармоники пространственного спектра решетки,Рассмотрим режим, когда пространстВенный сектор состоит из двух пространственных гармоник - нулевой, зеркальной поотношению к падающей волне, и (-1)-ой врежиме автаколлимации, Таким образом,энергия падающей волны (прием ее за единицу) распределяется между двумя направлениями - зеркальным .и обратнымпадающей волне. Случай, когда вся энергияпадающей волны направлена в автоколлимационную гармонику, будем называть режимом полного автоколлимационногоотражения (ПЛО).Опишем дифракционнуа решетку эквивалентным восьмипалюсником, обозначивкоэффициенты преобразования на отдельна стоящей ленточной решетке следующимобразом:й, - из нулевой, падающей в нулевуюотраженную гармонику;й 1 - из нулевой, падающей в (-1) отраженную гармонику;Тгиэ нулевой, падающей в нулевуюпрошедшую гармонику;Т 1 - из нулевой, падающей в (-1) прошедшуо гармонику.Учиты вая "оотношения То = 1+ й 0 и Т 1 =Й 1, получим условие для режима ПАО навсей решеткегде 1 - период дифракционной решетки;А- длина волны основного сигнала;п - номер гармоники;Ь - толщина диэлектрического слоя;б - расстояние между металлическими лентами;10е - относительная диэлектрическая проницаемость материала диэлектрического слоя.2. Генератор по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что между металлической подлож 15 кой и каждой металлической лентой включены полупроводниковые диоды.ЗГенератор по пп. 1 и 2, о т л и ч а йщ и й ся тем, что сферический отражатель резонатора сигнала гармоники установлен с возможностью изменения угла дЪ в пределах Ьуъ0,05 дЪ.4 Генератор по пп.1-3, отл ича ющ и й с я тем, что вывод энергии выполнен в виде отрезка квазиоптической линии передачи с фокусирующей линзой, причем ось кваэиоптической линии расположена под углом + р, к оси резонатора основного сигнала в плоскости, перпендикулярной образующим дифракционной решетки.