Перестраиваемый предельный резонатор

 

Использование: техника СВЧ. Сущность изобретения: перестраиваемый предельный резонатор содержит отрезок нерегулярного волновода с критическими сечениями, к концам которого подсоединены отрезки запредельных волноводов, элементы возбуждения и связи в виде петель и перестраивающий элемент. Перестраивающий элемент выполнен из токопроводящего материала в виде цилиндрического стержня и установлен с возможностью продольного перемещения на конце одного из отрезков запредельных волноводов. Диаметр цилиндрического стержня составляет 0,19 - 0,21 максимального диаметра отрезка нерегулярного волновода, а длина превышает длину отрезка запредельного волновода. 2 ил.

Изобретение относится к технике СВЧ.

Известны предельные резонаторы, содержащие отрезок нерегулярного волновода с критическими сечениями, частотная перестройка которых осуществляется либо посредством введения в запредельные участки двух металлических стержней, либо посредством управления свойствами кольцеобразной полоски магнитного материала, нанесенного на внутреннюю поверхность резонатора в области критического сечения посредством подмагничивающего поля, либо электронная перестройка частоты (см. , например, Терещенко А.И. Перестройка открытых предельных резонаторов плазмой газового разряда. Радиотехника. Респ. междувед. научно-технич.сборник. Харьков: 1988, в. 87, с. 127-131).

Известен также способ перестройки предельных резонаторов по частоте с помощью элементов перестройки, выполненных в виде варакторных диодов, установленных каскадно в прямоугольные поперечные сечения отрезков запредельных волноводов [1] . При изменении напряжений на варакторных диодах изменяется их емкость, что приводит к перемещению критического сечения нерегулярного волновода, в результате изменяется частота резонатора.

К основным недостаткам указанных перестраиваемых предельных резонаторов следует отнести небольшой диапазон их перестройки. Так, при введении металлических стержней он составляет 50...60 МГц, при управлении свойствами кольцеобразной полоски магнитного материала, нанесенного на внутреннюю поверхность резонатора в области критического сечения - всего 3,5 МГц на частоте 10428 МГц, диапазон электронной перестройки - 169 МГц на частоте 8450 МГц.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является перестраиваемый предельный резонатор, содержащий отрезок нерегулярного волновода, к концам которого дополнительно подсоединены отрезки запредельных волноводов, в каждом из которых установлены с возможностью продольного перемещения перестраивающие элементы, выполненные из токопроводящего материала [2].

Недостатком данного перестраиваемого предельного резонатора является узкий диапазон перестройки, составляющий 50-60 МГц.

Цель изобретения - расширение диапазона перестройки по частоте.

Это достигается тем, что в перестраиваемом предельном резонаторе, содержащем отрезок нерегулярного волновода с критическими сечениями, к концам которого подсоединены отрезки запредельных волноводов, элементы возбуждения и связи в виде петель, лежащих в плоскости, проходящей через ось резонатора, и перестраивающий элемент, выполненный из токопроводящего материала и установленный с возможностью его продольного перемещения, перестраивающий элемент выполнен в виде цилиндрического стержня, диаметр которого составляет 0,19-0,21 максимального диаметра резонатора, и установлен на конце одного из отрезков запредельных волноводов, при этом стержень имеет такую длину, которая позволяет возмущать резонансный объем в области расширения отрезка нерегулярного волновода.

Подобная конструкция резонатора позволяет расширить диапазон его перестройки по частоте в 7-8 раз (до 400 МГц) по сравнению с прототипом.

Признаки, отличающие предложенный перестраиваемый предельный резонатор от прототипа, в других технических решениях в технике СВЧ не обнаружены. Следовательно, оно соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 приведена конструкция перестраиваемого предельного резонатора; на фиг. 2 - кривые зависимости резонансной частоты от глубины погружения настроечного элемента при разных значениях его диаметра для реализованного перестраиваемого предельного резонатора.

Предложенное устройство содержит отрезок нерегулярного волновода 1 с критическими сечениями, к концам которого подсоединены отрезки запредельных волноводов 2 для предотвращения излучения из открытых торцов резонатора, элементы возбуждения и связи в виде петель 3, лежащих в плоскости, проходящей через ось отрезка нерегулярного волновода 1, и перестраивающий элемент 4, выполненный из токопроводящего материала и установленный на конце одного из отрезков запредельных волноводов 2 с возможностью продольного перемещения. Перестраивающий элемент 4 не имеет электрического контакта с корпусом нерегулярного резонатора за счет установки диэлектрической втулки 5.

Устройство работает следующим образом.

Перестраивающий элемент 4 перемещают вдоль продольной оси резонатора, начиная от конца отрезка запредельного волновода 2. Диапазон перестройки резонатора по частоте определяется диаметром перестраивающего элемента 4, который максимален при его значении, близком к 0,19-0,21 максимального диаметра отрезка нерегулярного волновода 1, и глубиной погружения перестраивающего элемента 4 внутрь резонатора. Длина перестраивающего элемента 4 выбирается так, чтобы он возмущал резонансный объем только в области расширения отрезка нерегулярного волновода 1. Возбуждение резонатора и его связь с линией передачи осуществляются посредством петель 3, установленных диаметрально противоположно в области максимального диаметра резонатора.

Было реализовано два варианта перестраиваемого биконического предельного резонатора, имеющие одинаковые внутренние размеры (максимальный диаметр 40 мм, угол конусности отрезка нерегулярного волновода 30^о, диаметр отрезков запредельных волноводов 20 мм, их длина 40 мм) и различные диаметры перестраивающих элементов (5 мм у первого и 7,5 мм у второго). Длина перестраивающих элементов у обоих резонаторов была одинаковой и позволяла осуществлять их погружение в резонатор на 70 мм. В результате исследований перестраиваемых предельных резонаторов в лабораторных условиях были получены зависимости резонансной частоты f от глубины погружения перестраивающих элементов в резонатор l (cм. фиг. 2). Кривая 1 соответствует резонатору с перестраивающим элементом диаметром 5 мм (0,13 диаметра резонатора), кривая 2 - диаметром 7,5 мм (0,19 диаметра резонатора). Максимальный диапазон перестройки для первого варианта перестраиваемого предельного резонатора составляет 160 МГц, для второго - 390 МГц. Глубина погружения перестраивающего элемента в резонатор ограничена величиной 70 мм, так как при дальнейшем погружении резонансная частота предельного резонатора сначала увеличивается до некоторого значения, а затем снова уменьшается, что может привести к неоднозначности определения положения перестраивающего элемента (двум различным положениям перестраивающего элемента соответствует одна резонансная частота). Величина нагруженной добротности при перестройке резонатора изменяется незначительно, паразитных видов колебаний в указанных диапазонах не возникает.

Формула изобретения

ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ПРЕДЕЛЬНЫЙ РЕЗОНАТОР, содержащий отрезок нерегулярного волновода с критическими сечениями, к концам которого соосно подсоединены отрезки запредельных волноводов, элементы возбуждения и связи и перестраивающий элемент, выполненный из токопроводящего материала и установленный в одном из запредельных волноводов с возможностью продольного перемещения, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона перестройки по частоте, перестраивающий элемент выполнен в виде цилиндрического стержня, диаметр которого составляет 0,19 - 0,21 максимального диаметра отрезка нерегулярного волновода, а длина превышает длину отрезка запредельного волновода, элементы возбуждения и связи выполнены в виде петель, лежащих в плоскости, проходящей через ось отрезка нерегулярного волновода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2