Генератор дифракционного излучения

Генератор дифракционного излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электронике СВЧ, а именно к электровакуумным приборам м шлиметровогд и.субмиллиметрового диапазонов длин волн. Целью изобретения является повьпиение стабильности частоты генерации и улучшение селекции колебаний. Цель достигается тем, что периферийные части одного из зеркал генератора дифракционного излучения образованы двумя эшелеттами, раснапоженными в соотпетст- ВИИ с формулой изобретения. Открытый резонатор, образованный сферическим и эгаанетто-утолковым зеркгшами, имеет значительно более разреженшлй спектр собственных колебаш1й, чем резонатор с апоским и сферическим зеркаиами или pe3oitaTop со сферическим и уголковым зеркапаьт. Возможно также расположение дополнительных периодических решеток и дополнительных электронно-оптических систем на гранях эшелеттов. Максимальная мощность генератора может достигать 7 5т в непрерывном режиме. 6 ил. с Ш

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 Н O l J 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

П0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (46) 23 07 92. Бюл. !!1 27 (21) 4648106/21 (22) 07.02 ° 89 (7 I I Институт радиофизики и электроники АН УССР (72 ) В. К. Корнеенков, В, С. !!ирошниченко, А. И. Фисун и А.М.Фурсов (53) 621.385.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

II 347384, кл. Н 01 J 23/16, 1972 епубник-f

Авторское свидетельство СССР !!2 669962, кл. Н OI J 25/00, 1976. (54 ) ГЕНЕРАТОР ДИФРАКЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯЯ (57) Изобретение относится к электронике СВЧ, а именно к электровакуумным приборам миллиметрового и. субмиллиметрового диапазонов длин волн, Целью изобретения является повышение стаИз обретение относит ся к электронике СВЧ, а именно к электровакуумным приборам миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн, и может найти применение в радиолокации, системах связи, спектроскопии и других областях науки и техники, где на" ряду с большой мощностью источника электромагнитных колебаний требуются высокая стабильность частоты и устойчивость генерации, Целью изобретения является повышение стабильности частоты генерации и улучшение спектральных характеристик, одновременно достигается увеличение срока службы генератора дифракбильности частоты генерации и улучшение селекции колебаний. I!ел ь до сти гается тем, что периферийные части одногоо иэ з еркал генератора дифр акционного излучения образованы двумя эшелеттами, распопоженными в соотнетствии с формулой изобретения. Открытый резонатор, образованный сферическим и эшелетто-уголковым зеркаламп, име" ет значительно более раэрежегпппй спектр собственных колебаггий, чем резонатор с плоским и сферическим зеркы.ами или резонатор со сферическим и уголковым зеркалами. Возможно также расположение дополнительных периодических решеток и дополнителыых электронно-оптических систем на гранях э.IlBJ;åòòов. Максимальная мощность генератора может достигать 7 Вт в непрерывном режиме. 6 нл. ционного излучения (ГД!!) .

На фиг. изображен общий внд ГДИ; на фпг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — ГД!! с многимп элект!1ошгыми потоками; на фиг, 4 и 5 — амплитудночастотные характеристики (АЧХ) открытых резонаторов предложенного ГДИ и

ГДи-прототипа; на фиг. 6 — перестро -. ечные кривые ГД!! (цифрами обозначе-.. на мощность изпучения в милливаттах), ГДИ содержит открытый резонатор, образованный зеркалами I и 2, диодную пушку 3, коллектор 4, на который собирается электронгпгй пучок 5. В зеркале I. выполненном, например, в виде гогнутой части сферической г1с всрх1612846 иос гп расположен вывод СВЧ"-энергии.

Щелевой вывод 6 СВЧ-энергии расположен и плоскости, перпендикулярной граням эшелеттов 7 и 8, Зеркало 2 представляет собой комбинацию из двух прямоугольных эшелеттоп 7 -и 8, размещенных зеркально-симметрично относи" тельно плоскости симметрии прибора, а грани 9 эшелеттов, обращенные в сторону зеркала 1, расположены в плоскостях, перпендикулярных оси резонато" ра и.центральной части 10 с периодической структурой 11„

ГДИ, выполненный по п. 2 формулы изобретения, содержит дополнительные йериодические структуры 12, размещен" ные па гранях 9 эшелеттов 7 и 8, Вблизи допопнитепьных периодических струкtyp 12 пропускаются дополнительные электрошые пучки il 3, формируемые электронными пушками и собираемые па общем коллекторе.

Для проверки селективных свойств оокрытого резонатора,, образованного сферическим зеркалом I и зшелеттами

8, были проведены сопоставительные измерения АЧХ такого резонатора, резонатора, образованного сферичес-, ким зеркалом и уголком, и резонатора,. образованного сферическим и плоским зеркалами. При этом параметры резона-. торов подбирались такими, чтобы сов- падали области частот и размеры апертур. АЧХ 14 резонатора, образованного плоским и сферическим зеркалами, содержит близкорасположеиные разонансы, более разреженной является ЛЧХ

I 5 сфероуголкового резонатора, а. АЧХ

l6 резонатора с двумя эшелеттами еще (>олее разрежена,, Резонансные кривые 17"21 зависимости напруженной добротности колебаний резонаторов от продольного числа

Я

4$

Ъ где А " длина волны;

1. » расстояние межцу зеркалами показывают, что кривая 17, соответст" вующая основному типу колебаж и откры4 того резонатора с эшспеттами, более узкая, чем кривая 18, относящаяся к резонатору с плоским и сферическим зеркалами, внешние типы колебаний (кривые 19"21) возбуждаются гораздо спабее, чем основной тип колебаний. зЬ

ГДИ работает следующим образом.

IIe юдулированный электронный пучок

5, двигаясь вдоль периодической структуры 11, воэбужцает дифракционное излучение, уходящее к зеркалу 1. При совпадении частоты излучения с собст" венной частотой колебания в открытом резонаторе, имеющего Е-поляризацию, в последнем происходит возбуждение высокодобротного колебания. 3Т0 приводит к появлению сильных СВЧ-полей как в объеме резонатора, образованного зеркалами 1 и 2, так и вблизи пе" риодической структуры 11 и появлению модуляции по плотности в электронном пучке. Иодулированный электронный пучок возбуждает мощное когерентное ,дифракционное излучение, часть кото:рого и выводится через вывод СВЧ-энергии в зеркале I.

О соб е ни ос ть селе кти в ных с вой сФ в данного открытого резонатора определяется свойствами двух симметрично расположенных эшелеттов. Такой выбор конструкции открытого резонатора связан с тем, что в ГДИ может быть использован столько Е-поляриэовацяый эшелетт (в этом случае вектор.Е направлен вдоль граней зшелетта, обращенных в сторону первого зеркала, на этих гранях размещены перио дческие структуры), отличительной особенностью которого является практически полное преобразование первой гармоники (основной в автоколлимационной схеме} в нулевую, которая практически полностью высвечивается в свободное пространство. В результате потери энергии в открытом резонаторе с одним эшелеттом могут достигать 100X °

Предложенная конструкция лишена это" го недостатка, так как нулевая гар моника, преобразуемая в первую на второй части уголкового эшелетта, и попадает на сферическое первое зеркало. Существование добротных Е-поляризованных колебаний в сфероу гопко" воэшелеттном открытом резонаторе подтверждено эксперимеитаJ1bHо полу" ченными результатами.

Выбор ширины центральной части, равной;:, /13 <а - 1, продиктован необходимостью проникновения Е-поляризованной относительно образующих решетки волны в полость-BQJlновод с центральной дифракциоинай решеткой, вблизи которой локализован электронный пу чок, одн омодовы и р е ки и о и р ос пр еделения волн в полости-вьов воде, малыми омическими потер;.ми в,.яеч.;а полосс ти" волнов ода.

5 !61284

Благодаря тому, что ширина каждой из остальных граней эшелеттов равна

b=l/2ф,, удается достичь максимально" ° го разрежения спектра открытого резо-.

5 натора ГДИ по продольным типам колебаний, где 3 - средняя длина волны диапазона перестройки ГДИ.

% (ас, -(3 где a — поперечный размер централь-, ной части второго зеркала,м

Я вЂ” средняя длина волны генера ции, м, 2. Генератор по и. I, о т л и ч а ю шийся тем, что на гранях эшелетт ов, перпендикулярных плоскости симметрии, размещены дополнительные периодические структуры, а электрон

Ф но-оптическая система выполнена многолучевой

Размещение на каждой из граней (в пределах пятна гауссова пучка поля) периодической структуры с соответствующими электронными пучками способствует достижению более значительного уровня мощности в единице объема по сравнению с однопучковыми генераторами и с многопучковыми приборами, периодические структуры у которых расположены на поверхности плоского зеркала или в его теле, так как 2о электронные пучки предложенного ГДИ ...:е связаны по поверхностной волне, что повиляет устойчивость работы многопучкового генератора.

Иаконец использование в предпагаемом ГДИ большого количества пучков позволяет работать при более щадящих режимах по постоянному току в сравнении с однопучковыми источниками колебаний, благодаря чему увеличивается рок службы ГДИ и его надежность.

Экспериментальные данные данного

ГДИ показали, что максимальная мощность может достигать 7 Вт в непре- 35 рывном режиме при достаточно высоком уровне разрежения спектра.

Формулаиэдбретения

I Генератор дифракционного вэлу- чения, содер*аший электронно-оптичес кую систему и открытый резонатор, образованный двумя эеркапами, первое из которых снабжено выводом энергИИ, а второе содержит центральную часть с периодической структурой и периферийные части, отлич ающийс Ь тем, что, с целью повышения стабиль" ности частоты генерации и улучшения селекции колебаний, поверхности пе" риферийных частей второго зеркала об". разованы двумя эшелеттами, расположенными симметрично относительно плос" кости симметрии прибора с гранями, параллельными этой плоскости, и с гранями, перпендикулярнымн ей, при этом грани, параллельные плоскости симметрии, расположенные на наибольшем рас-. стоянии от первого зеркала, примыкают к центральной части и выполнены условия д

11 фу Я йййвай ййВММЙВЙЙИЙ

ЬЬ,,= л

0 f

О ж Я Я РВ 42 $

ФиР. Е

4Л6 /440 фЖ

4000 .едд

N0

,/Ид тд Ид .000 a0

000 Юга фд %0

" ; 80 - S0

e0f0l5

8р0

92 N 94 Ж 90 УУ И 00 f;Ггц

Фиг. б

Составитель А,Власов .едактор Т,Юрчикова Техред М,Ходаиич Корректср A.Кравцова

Заказ 2825 Тираж 253 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-Э5, Раушская наб., д.4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, v.r Гагарина, 101