Открытый резонатор

 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в измерительной технике и спектроскопии. Цель - улучшение разрежения спектра и повышение эффективности возбуждения рабочего колебания с гауссовым распределением поля. Открытый резонатор содержит два зеркала 1, 2 и волноводный элемент связи в виде рупора 3, установленного в центре зеркала 2и возбуждаемого прямоугольным волноводом 4. В раскрыве рупора 3, совпадающем с внутренней поверхностью зеркала 2, установлена одномерная дифракционная решетка 5, ламели которой расположены в Е плоскости. Размеры (axb) раскрыва рупора 3и его длина I выбраны из соотношений: а (2,4-3,3)ftfe ; b (1,6-2,4)ute; I ()2/2A , где УО - радиус пятна поля рабочего колебания с гауссовым распределением на зеркале 2; ai - минимальный размер широкой стороны рупора 3; Я - длина волны рабочего колебания . Открытый резонатор обеспечивает улучшение разрежения спектра и повышение эффективности возбуждения рабочего колебания с гауссовым распределением поля за счет улучшения согласования поля в раскрыве возбуждающего рупора 3 и поля рабочего колебания открытого резонатора. 5 ил. fe

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

V (гд со

1р ) (21) 4763934/09 (22) 05.12,89 (46) 07.06.92. Бюл. N 21 (71) Институт радиофизики и электроники

АН УССР (72) А.А.Костенко, И,К.Кузьмичев, Г,И,Хлопов и В.П.Шестопалов (53) 621.372,413 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 553697, кл. Н 01 J 23 /18, 03.11.75

Авторское свидетельство СССР № 974454, кл, Н 01 J 23 /18, 15.12.80, (54) ОТКРЫТЫЙ РЕЗОНАТОР (57) Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в измерительной технике и спектроскопии. Цель — улучшение разрежения спектра и повышение эффективности возбуждения рабочего колебания с гауссовым распределением поля.

Открытый резонатор содержит два зеркала

1, 2 и волноводный элемент связи в виде (s1)s Н 01 P 7/06; Н 01 J 23/18 рупора 3, установленного в центре зеркала

2 и возбуждаемого прямоугольным волноводом 4. В раскрыве рупора 3, совпадающем с внутренней поверхностью зеркала 2, установлена одномерная дифракционная решетка 5, ламели которой расположены в Е плоскости. Размеры (ахЬ) раскрыва рупора

3 и его длина I выбраны из соотношений; а =(2,4-3,3)в,; Ь =(1,6 — 2,4)ао, I (а — а1) /2, где в — радиус пятна поля рабочего колебания с гауссовым распределением на зеркале 2; а1 — минимальный размер широкой стороны рупора 3; i(â длина волны рабочего колебания. Открытый резонатор обеспечивает улучшение разрежения спектра и повышение эффективности возбуждения рабочего колебания с гауссовым распределением поля за счет улучшения согласования поля в раскры-. ве возбуждающего рупора 3 и поля рабочего колебания открытого резонатора, 5 ил, 1739412

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в измерительной технике, спектроскопии и радиолокации.

Целью изобретения является улучшение разрежения спектра и повышениеэффективности возбуждения рабочего колебания с гауссовым распределением поля.

На фиг.1 показана конструкция открытого резонатора; на фиг.2 — зависимость коэффициента эффективности возбуждения открытого резонатора от нормированных размеров раскрыва рупора: на фиг,3 — распределение поля в H и Е-плоскости в открытом резонаторе а области раскрыва рупора; на фиг,4 и 5 — спектр колебаний открытого резонатора при возбуждении рупором или щелевым элементом связи соответственно.

Открытый резонатор состоит из зеркала

1 и 2, В центре зеркала 2 установлен пирамидальный рупор 3, возбуждаемый прямоугольным волноводом 4, В раскрыве рупора

3, совмещенном с внутренней поверхностью зеркала 2, установлена одномерная дифракционная решетка 5, ламели которой параллельны узкой стороне рупора 3. Зеркала 1 и 2 могут быть сферическими, цилиндрическими или плоскими, Размеры (а, Ь) раскрыва рупора 3 выбраны из условия согласования поля рабочего колебания открытого резонатора с гауссовым распределением с полем в раскрыве рупора 3 и удовлетворяют соотношениям: а =- (2.4 — 3,3) си< в Н плоскости, Ь = {1,6-2,4) m в Е плоскости, Длина рупора 3 выбрана из условия минимума фазовых ошибок в раскрыве рупора 3 и удовлетворяет первенству где а) — минимальный размер широкой стороны рупора 3;

А — длина волны рабочего колебания.

Параметры одномерной дифракционной решетки определяются, исходя из требуемого коэффициента связи открытого резонатора и рупора 3, в зависимости от применения открытого резонатора.

Принцип работы открытого резонатора одинаков для всех предлагаемых типов зеркал 1 и 2 и состоит в следующем, Электромагнитная волна Н1о и ря моугольного волновода 4 поступает в открытый резонатор через рупор 3 и возбуждает

40 рабочий шип колебания TEMooq с осесимметричным гауссовым распределением поля, При этом выбор размеров а и Ь раскрыва рупора 3 и его длины обеспечивает согласование полей в открытом резонаторе и раскрыве рупора 3, что, в свою очередь, повышает коэффициент эффективности возбуждения открытого резонатора и обеспечивает селекцию типов колебаний во всем диапазоне перестройки открытого резонатора.

Коэффициент эффективности возбуждения открытого резонатора определяется по формуле

Ф"(— ) е (+ )О 5е () (W*(Z) — Р/2)) . (Э) где Z =л/2а + ji/2,Ф(Ьб2) — интеграл вероятности, W(Z) — интеграл вероятности комплексного аргумента, Ь = Ь/ct)g а = а/ (Up

Расчеты коэффициента эффективности возбуждения открытого резонатора по соотношению (3) показывают, что значение у може" достигать 90% (фиг.2). Сопоставление распределения поля в раскрыве рупора

3 в Е плоскости (кривая 1) и Н плоскости (кривая 2) с распределением поля открытого резонатора для колебания TEMooq показывает высокую степень согласования полей при возбуждении (фиг.3). Таким образом возбуждение открытого резонатора пирамидальным рупором обеспечивает значительное разрежение спектра собственных типов колебания, В данном случае, как показывают результаты эксперимента, в QTкрытом резонаторе возбуждается лишь рабочий тип колебаний ТЕМооц (фиг.4) в отличие от случая возбуждения открытого резонатора щелевым элементом связи, где эффективно возбуждаются высшие типы колебаний (фиг.5), Формула изобретения

Открытый резонатор, содержащий два зеркала и волноводный элемент связи, в раскрыве которого размещена одномерная дифракционная решетка, лежащая в плоскости внутренней поверхности одного зеркала, отличающийся тем, что, с целью улучшения разрежения спектра и повышения эффективности возбуждения рабочего колебания с гауссовым распределением поля, волноводный элемент связи выполнен в виде рупора, размеры (а, Ь) раскрыва в Н и

Е плоскостях соответственно и длина которого выбрана из соотношений а = (2 4-3 3) г о

Ь = (1,6-2,4) г00 ! (а-а1) /2 (, 1739412 с л ък с где жо — радиус пятна поля рабочего колебания с гауссовым распределением на одном зеркале;

a> — минимальный размер широкой стороны рупора;

А- длина волны рабочего колебания, а ламели одномерной дифракционной решетки расположены в Е-плоскости.

1739412, ° АХ! E i()()

/МОЙСЯ - г

Составитель В.Ларионов

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор М,Янкович

Заказ 2005 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101! 1

/ E„Mg

Т 3

/ / (