Открытый резонатор свч-прибора

 

Использование: для улучшения селективных свойств открытых резонаторов за счет повышения эффективности разрежения спектра резонатора по продольным и поперечным индексам Возможно использование как в СВЧ-приборах, так и в СВЧ- спектроскопии Сущность изобретения промежуточный полупрозрачный отражатель выполняют из тонкой металлизированной пленки при соблюдении условий, указанных в формуле изобретения Измерения показали достаточно эффективную селекцию типов колебаний как по поперечным, так и по продольным индексам. 1 ил

(51)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕИТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4697438/21 (22) 04.04,89 (46) 15,12.93 Бюл. На 45- 46 (71) Нижегородский государственный университет им.Н.ИЛобачевского (72) Битюрин ЮА; Мезенцев B.Ï.; Петров С,Г. (54) ОТКРЫТ6)Й РЕЗОНАТОР СВЧ-ПРИБОРА (57) Использование: для улучшения селективных свойств открытых резонаторов за счет повышения эффективности разрежения спектра резонатора rio (19) SU (И) 1780447 А1

5 НО1J23 18

2 продольным и поперечным индексам. Возможно использование как в СВЧ-йриборах так и в СВЧспектроскбпии. Сущность изобретения: промежуточный полупрозрачный отражатель выполняют из тонкой металлизированной пленки при соблюдении условий. указанных в формуле изобретения. Измерения показали достаточно эффективную селекцию типов колебаний как по поперечным, так и по продольным индексам. 1 ип.

1780447

Изобретение относится к технике СВЧ, а именно к открытым резонаторам (OP), и может найти применение в приборах СВЧ и в измерительной технике миллиметрового и субмиллиметрояого диапазонов, в частности для измерения шумовых характеристик гетеродинов йа основе диодов Ганна, лавино-пролетных диодов и др.

Цель" изобретения - улучшение селективных свойств резонатора за счет повышения эффективности разрежения спектра открытого резонатора по продольным и поперечным индексам колебаний, На чертеже представлена конструктивная схема резонатора.

Открытый резонатор содержит отражатель — зеркало 1 с радиусом кривизны R1, второй отражатель — зеркало 2 с радиусом кривизны Rz, промежуточный отражатель 3 — полупрозрачная металлизированная диэлектрическая пленка с оптической прозрачностью 0,1-0,27,, генератор 4, пбдключенный через волноводный переход

5 к объему между зеркалами 2 и 3.

Система работает следующим образом.

Генератор 4, подключенный через волноводный переход 5 к объему между зеркалом

2 со слабой кривизной и промежуточным тонким зеркалом 3, возбуждает этот объем на определенной частотеЯ вЂ” рабочая длина волны в мм-диапазоне. Часть излучения, ослабленного тонким зеркалом 3, попадает в обьем между зеркалами 1 и 3. Излучение, которое попадает в объем высокодобротной части системы между зеркалами 1-3, воспринимается датчиком детекторного типа, расположенным за каустикой. Так как форма зеркал соответствует профилю геометрического фронта волны, возникающей к высокодобротной части системы, и толщина промежуточного зеркала 3 много меньше длины волны, то собственные частоты открытого резонатора не возмущены. Промежуточное плоское зеркало 3, частично пропускающее излучение, позволяет подавить все высшие и четные типы колебаний, а низкодобротный резонатор (зеркало 2 и 3) позволяет разредить спектр так, что соседние частоты открытого резонатора подавляются более чем в 100 раэ. Следовательно, спектр собственных частот открытого резонатора, используемого в качестве узкополосного фильтра при измерении собственного спектра шумов исследуемого генератора, не искажает спектра колебаний этого генератора в интересующем интервале частот, Разрежение спектра достигается при длине второго резонатора Lz. удовлетворя4 ющей условию 20 Q > Lz >10 ф, где Я вЂ” рабочая длина волны, Так как при Lz < 10 Лр добротность второго резонатора становится несколько низкой, что в открытом резонаторе, состоящем из двух слабо связанных резонаторов, появляются дополнительные резонансные частоты, приводящие к сгущению его спектра, т.е, положительный эффект не достигается, При Lz > 20 Ля не достигается необходимое разрежение спектра второго резонатора, а следовательно, открытого резонатора в целом. Ограничение верхнего предела 20 Яя

15, объясняется тем, что при Lz = 20 ф расстояние между соседними частотами открытого резонатора наиболее оптимально (Lz = =

20,1Мр недопустимо, так как в общем случае . : Lz должно быть кратно целым числам, умно- женным на +/2).

Толщина пленки промежуточного отражателя должна быть равной или менее 0,1 Я, так как увеличение толщины 0,1ilp приводит к искаженйю волновых фронтов колебаний, возникающих в открытом резонаторе, т.е, к искажению спектра частот резонатора и невозможности достижения цели изобретения.

Данный резонатор полуфокального ти30 па (L1 = R1/2, где R1 — радиус первого отражателя), в котором и ромежуточный отражатель размещен в фокусе вогнутого первого отражателя, что характеризуется плоским профилем волнового фронта в этой фокальной плоскости. Поэтому форма проме>куточного отражателя должны быть плоской.

Соотношение L<:Lz = 54: t является конкретным оптимальным соотношением длин

40 парциальных резонаторов, удовлетворяющим условию (»> Lz.

Так, в конкретном примере выполнения предложенного резонатора диаметр зеркал равен 60 мм, расстояние между плоским

45 промежуточным 3 и сферическим 1 зеркалами равно половине фокусного расстояния сферического зеркала 1, т,е. 600 мм, толщина промежуточного плоского зеркала, представляющего собой металлизированную

50 лавсановую пленку, не превышает 20 мкм, толщина металлиэации 0,5 мкм, радиус кривизны второго зеркала - 1000 мм для рабочей длины волны 3 мм, добротность резонатора, образованного зеркалами 3 и 2 при расстоянии между ними 12 мм Q -3000, Перемещение зеркала 2 связано с перемещением зеркала 1 редуктором, Передаточное число 54 раза, что позволит .1 выполнить требование соответствия профилю зеркала 2 волновому фронту при изме1780447 слабо связанных резонаторов приводит к подавлению соседних частот, кроме основной 33,58 ГГц на 20 дБ, и не сопровождается появлением комбинационных частот, Ф о р мул а и зоб р ете н и я жения спектра резонатора по продольным

OTKPblTblA PE3OHATOP СВЧ l1PNE,"0- и пойеречным индексам колебаний, промежуточный отражатель выполнен плоским

РА, содержащий два слабосвязанйых пар- циальных резонатора, первый из которых из металлизированной диэлектрической образован первым сферическим радиусом 15 и „, 15 пленки толщиной о, при этом должны быть

R и промежуточными отражателями и соблюде с едующие ус о имеет оптическую длину L<, второй - про- о — 0 1 р: межуточным и вторым сферическими отра- - О = В /2: жателями и имеет оптическую длину Lg, 201p — 10Ар, причем 11 > 101 г, отличающийся тем, что, с 2o. l > 4 целью улучшения его селективных свойств Г за счет повышения эффективности разре- где Хр - рабочая длина волны. нении геометрических размеров системы

ОР, соответствующих резонансу в диапазоне от 3,3 до 2,7 мм. Датчик электромагнитного поля расположен за каустической поверхностью объема между зеркалами 1 и 5

3. Соседние резонансные частоты в таком резонаторе отстоят друг от друга более чем на 20 ГГц. Результаты измерений приведены в таблице;

Из результатов, отраженных в таблице, 10 следует, что применение тонкопленочного зеркала, частично пропускающего излучение (< 1%), в качестве элемента системы (56) Вайнштейн Л.А, Открытые резонаторы и открытые волноводы. М.: Сов, радио, 1966, с.115 — 346.

Авербах В.С., Власов С,Н.,Таланов В.И.

Ф

Методы селекции типов колебаний в открытых квазиоптических системах. Известия

ВУЗов. Радиофизика, 1967, т. Х, ¹ 9 — 10, c,1350 — 1353.