Открытый резонатор

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕО 1ИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 Н 01 .1 23/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTMA (46} 23.09.91. Внп. 1:- 35 . (21) 3556004/21 (22) 24. 02. 83 (72) В.II. Сазонов и В.С, Шатилов (53) 621.385.6 (088.8) (56) Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ, т.l Госэнергоиздат, И., 1961, с, 335.

Авторское свидетельство СССР

В 982479, кл. h Ol J 23/18, 1981.

„„SU„„124 550 А1 (54) (57) 1. ОТКРЫТЫЙ РЕ30НАТОР для электронных приборов СВЧ, содержащий вогнутое зеркало и рупорное зеркало с подсоединенным к нему короткозамкнутым отрезком волновода, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения подстройки параметров резонатора и расширения области его применения, в него введено дополнительное зеркало.

1243550

2. Резонатор по п.l, о т и ич а ю шийся тем, что вогнутое зеркало выполнено параболическим, в его фокусе расположено рупорное зеркало, а дополнительное зеркало выполнено плоским с поверхностью, превышающей апертуру рупора, и расположено симметрично относнтельно,,оси резонатора на расстоянии от sor» нутого зеркала, превышающем его фокусное расстояние.

Э. Резонатор по п.l, о т л нч а ю шийся тем, что вогнутое зеркало выполнено параболическим, дополнительное зеркало выполнено цилиндрическим и расположено между вогнутым зеркалом и рупорным sepкалом на оси резонатора.

4. Резонатор по и. l, о т л ич а ю шийся тем, что вогнутое зеркало выполнено эллиптическим, Изобретение относится к электронной технике, в частности к открытым резонаторам электронных СВЧ-прибоpo9 °

Целью изобретения является упро щение подстройки параметров резона-1 тора н расширение области его применения.

На фиг. 1-4 схематически представ" иены возможные варианты трехзеркапь ных фокусирукицих открытых резопато .p0s причем конструкции могут сос тоять как нз прямолинейных парал иельно расйоложенных проводников в направлении, перпендикулярном плос» кости чертежа, так и иэ цилиндрических тел, имеющих ось вращения

В плоскости чертежа.

На фиг. 1.показан резонатор, состоящий из рупорного зеркала 1 с подсоединенным к нему замкнутым . отрезком волновода 2, вогнутого зеркала 3 параболической формы и до поинительного третьего плоского веркапа 4. дополнительное .зеркало выполнено сферическим н расположено между вог нутым зеркалом и рупорныи зеркалом, при этом центр сферы дополнительного зеркала размещен на оси резонатора.

5. Резонатор по и.1, о т л и ч а ю шийся тем, что вогнутое зеркало выполнено в виде части эл липтического цилиндра, дополнительное зеркало выполнено цилнндрнческим и расположено .между вогнутым зеркалом и рупорным зеркалом, при этом ось дополнительно о зеркала параллельна образующей вогнутого зеркала.

6. Резонатор по п.l, о т л ич а ю шийся тем, что вогнутое зеркало выполнено эллиптическим, дополнительное зеркало ;ыполнено рупорным, прн этом оба рупорных sep кала размещены в фокусах вогнутого зеркала.

На фиг. 2 показан открытый резонатор, в котором дополнительное зер 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 фнг. Э третье зеркало 4 распо» доже но, как и в предыдущем случае, между вогнутым и рупорным зер калами. Вогнутое зеркало 3 имеет форму эллипса, в одном нз фокусов которого находится центр сферического (если система зеркал осесиьнает . рнчиая) или ось цилиндрического зеркала 4 (если система зеркал сос тонт из прямолинейных параллельно расположенных проводников}, а дру-. гой фокус расположен внутри рупора рупорного зеркала 1. Иовержность щ етьего зеркала выбираетен таеюй, 1243550 чтобы эллиптическое зерк.ало отражало расходящийся пучок электромагнитных волн, движущийся от рупориого зеркала I перпендикулярно его поверхности. S

На фиг. 4 показан открытый резонатор, состоящий иэ эллиптического зеркала 3, н фокусах которого расположены два зеркала рупорного типа

1 и 4 с присоединенными к ним отрез- 1О

1 ками волноводов 2 и 5.

Электромагнитные колебания в пред.лагаемых резонаторах формируются следующим образом.

Электромагнитная волна, возбужден- 1 ная, например, электронным потоком в отрезке нолновода 2 резонатора, показанного на фиг. 1, имеет возможность распространяться в сторону рупорного зеркала I. .11з рупора, помещенного н рб фокусе параболического зеркала 3 и выполняющего функции точечного источ" ника электромагнитных волн, расходящаяся волна движется н открытом пространстве в сторону параболического 25 юркала 3. Отразившись от него, эта волна превращается в плоскую волну, которая движется в сторону плоского зеркала 4. Отразились 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 сторону волново» да 2. Дойдя по волноподу 2 до закоротки, волна отражается от нее и весь процесс повторяется. В результате интерференции волн, движущихся в противоположных направлениях, в системе устанавливается стоячая нол- 4О 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- 4>

Стояния до определенного предела добротность резонатора растет, так как увеличивается его объем при сохранении рабочей поверхности. Сле довательио, возможно повышение стабильности работы и КПД СВЧ-прибора на его- основе.

Принцип работы резонаторов, пока занйых на фиг. 2,3, аналогичен прин@йпу работы резонатора, представлен M ного на фиг. 1.

В резонаторе с двумя рупориыми .а зеркаламй (фиг. 4 ) электромагнитная волна, возбужденная, например, электронным потоком в отрезке нолновода

2, движется в сторону рупорного зеркала и далее расходящая сферическая волна падает на вогнутое зеркало 3. После отражения от поверхности зеркала 3 волна движется к рупорному зеркалу 4 и, фокусируясь внутри рупора, переход в отрезок волновода 5. Дойдя по волноводу до закоротки, волна отражается от нее к проделывает. весь путь в обратном направлении до эакоротки в волноноде 2, Последняя конструкция открывает широкие воэможности и плане создания на ее основе различных СВЧустройстн. В качестве отрезка волновода 5 может быть использован фазопращатель, аттепюатор и t,ä., а вместо эакоротки может быть использовал подвижный поршень.

Предлагаемые конструкции фокусирующих открытых резонаторов с тремя зеркалами в миллиметровом и субмиллиметроном диапазонах длин волн обеспечивают наряду с воэможностью кратковременного взаимодействия электронов с высокочастотным полем резонатора возможность простого управления параметрами реэонатора плавно и в широких пределах без изменения его основных геометрических размеров и нарушения режима работы прибора, воэможность создания плоского фронта электромагнитной волны и изменения облучаемой поверхности третьего зеркапа. В отличие от прототипа в предлагаемом резонаторе можно иэмснлть расстоянис между погнутым зеркалом и дополнительным третьим зеркалом или величину рабочей поверхности последнего и тем самым параметры резонатора. При этом расстояние между погнутым и рупорным зеркалами и их гсометрические размеры остаются неизменными.

Предлагаемый резонатор позволяет, наряду с расширением диапазона изменения его электродинам ческих 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"4

1243550

Составитель В. Долматов

Редактор И.Врчикова Техред B. Кадар Корректор М. Демчик

Заказ 372В Тираж 2 У7 Подписное

ВНИИПИ Государственного «оьытета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раутская иаб», д. 4/5

Производственно-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- - 10 вод энергии может осуществляться от вогнутого зеркала, а перестройка частоты - с помощью третьего зеркала.

Предлагаемый открытый резонатор позволяет широко изменять параметры 15

СВЧ-приборов íà 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 резонатора, 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 эллипсоицальным 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 (делителях) мощности.