Открытый резонатор Советский патент 1991 года по МПК H01J23/18 

2.Резонатор по п.1, о т л и - чающийся там, что вогнутое зеркало выполнено параболическим,

В его фокусе расположено рупорное зеркало, а дополнительное зеркало выпоянено ПЛОСКИМ с поверхностью, превьвваведей апертуру рупора, и расположено симметрично относительно .беи резонатора на расстоянии от вогнутого зеркала, превышакяцем его фокусное расстояние.

3.Резонатор по n.j, отличающийся тем, что вогнутое зеркало выполнено параболическим, дополнительное зеркало выполнено цилиндрическим и расположено между вогнутым зеркалом и рупорным зеркалом на оси резонатора.

4.Резонатор по п.I, о т л и - чающийся тем, что вогнутое зеркало выполнено эллиптическим.

I

Изобретение относится к электронной технике, в частности к открытым резонаторам электронных СВЧ-приборов.

Целью изобретения является упро ще1ше подстройки параметров резона- тора и расширение области его при- MeijreKnR.

На фиг. l-il схематически представлены возможные варианты трехзеркаль- ных фэкусирукацих открытых резонаторов, причем конструкции могут состоять кяас из прямолинейных параллельно рас1}оложеннык проводников в направлении, перпендикулярном плос- кости чертежа, так и из цилиндрических тел, имеющих ось вращения и ппоскости чертежа.

На фиг. I .показан резонатор, соетоящий из рупорного зеркала 1 с подсоединенным к нему замкнутьм отрезком волновода 2, вогнутого зеркапа 3 параболиче ской формы и дополнительного третьего плоского зеркала А.

дополнительное.зеркало выполнено сферическим и расположено между вог нутым зеркалом и рупорным зеркалом, при этом центр сферы дополнительного зеркала размещен на оси резонатора.

5.Резонатор по п.1, о т л и - чающийся Тем, что вогнутое зеркало выполнено в виде части эллиптического цилиндра, дополнительное зеркало выполнено цилиндрическим и расположено 1ежду вогнутым зеркалом и рупорным зеркалом, при этом ось дополнительною зеркгшг параллельна образутадей вогнутого зеркала,

6.Резонатор по п.1, о т ли - чающийся тем, что вогнутое зеркало вьтолнено зллиптическим, дополнительное зеркало гыполнено рупорным, прн этом оба рупорных зеркала размещены в фокусах вогнутого зеркала.

На фиг. 2 показан открытый резонатор, в котором дополнительное зеркало 4 расположено между вогнутым зеркалом 3 и рупорным зеркалом , причем форма кривизны вогнутого зеркала выбирается такой, чтобы после отражения от ее поверхности электромагнитной волны, движущейся от рупора, она падала параллельным 1яучком на поверхность третьего зеркала . 4.

На фнг. 3 третье зеркало 4 расгю- ложено, как и в предыдущем слу чае, между вогнутым и рупорным зер- калами. Вогнутое зеркало 3 имеет форму эллипса, в одном из фокусов козчэрого находится центр сферического (если система зеркал осес1 1ет- рнчяая) или ось цилиндрического зеркала 4 (если система зеркал состоит из прямолинейных параллельно расположенных проводников), а другой фокус расположен внутри рупора рупорного зеркала 1. Поверхность 1 ретьего зеркала выбирается такой

312 .33

чтобы эллиптическое лерк.ало отражало расходягцнйся пучок эпектромагнит- ных волн, движущийся от рупорного зеркала I перпендикулярно его поверхности.5

На фиг. А показан -открытый резонатор, состоящий иэ эллиптического зеркала 3, в фокусах которого расположены два зеркала рупорного типа 1 и 4 с присоединенными к ним отрез- to ками волноводов 2 и 5.

Электромагнитные колебания в пред- 71агаемых резонаторах формируются следующим образом.

Электромагнитная волна, возбужден- 5 нал, например, электронным потоком в отрезке волновода 2 резонатора, показанного на фиг. , имеет возможность распространяться в сторону рупорного зеркала I. з рупора, помещенного в 20 фокусе параболического зеркала 3 и выполняющего функции точечного источника электромагнитных волн, расходящаяся волна движется в открытом пространстве в сторону параболического 25 зеркала 3. Отразимшсь от него, эта волна превращается в пноскую волну, которая движется в сторону плоского зеркала 4. Отразившись от плоского зеркала, электромагнитная волна с зо плоским фронтом движется обратно к .- параболическому зеркалу 3 и после

отражения от него фокусируется в ру поре 1 и движется в сторону волновр- да 2. Дойдя по волноводу 2 до закр- ротки,- волна отражается от нее и весь процесс повторяется. В результате интерференции волн, движущихся в ПРОТИВОПОЛОЖ1ГЫХ направлениях, в системе устанавливается стоячая вол- Q на Меняя положение плоского зеркала, т.е. расстояние от него до параболического зеркала, можно изменять в широких пределах параметры резонатора, причем с увеличением этого рас Стояния до определенного предела добротность резонатора растет, так как увеличивается его объем при сохранении рабочей поверхности. Следовательно; возможно повышение ста- JQ, бильности работы и КПД СВЧ-прибора на его основе.

Принцип работы резонаторов, показанных на фиг. 2,3, аналогичен прян- (Шпу работы резонатора, представлен- 55 иого на фиг. 1.

- В резонаторе с двумя рупорными зеркалами (фиг. 4} электромагнитная

35

5

to

5 20 25 зо

Q Q,

5

5

lO4

волна, возбужденная, например, электронным потоком в отрезке волновода 2, движется в сторону рупорного зеркала I и далее расходящая сферическая волна падает на вогнутое зеркало 3. После отражения от поверхности зеркала 3 волна движется к рупорному зеркалу Аи, фокусируясь внутри рупора, переход в отрезок волновода 5. Дойдя по волноводу до закоротки, волна отражается от нее и проделывает.весь путь в обратном направлении до закоротки в волноводе 2. Последн)1я конструкция oTKirbi- вает широкие возможности и плане создания на ее основе различных СВЧ- устройств. В качестве отрезка вол- . повода 5 может OiiiTb ясполт13ован фа- зоярап атель, аттенюатор и т.д., а вместо закоротки может быть ис- пользован подвижный поршень.

ПpeдлaгДe ь e конструкции фокусирующих открытых резонаторов с тремя зеркалами в миллиметровом и субюш- лиметровом диапазонах длин волн обеспечивают наряду с возможностью кратковременного взаимодействия электронов с цысокочастот1Г1,м полем резонатора возможность простого управления параметра резонатора плавно и в широких пределах без изменения его основных геометрических размеров и нарушения режима работы прибора, возможность создания плос-ч кого фронта электромагнитной волны и изменения облучаемой поверхности третьего зеркапа. В отличие от прототипа в предлагаемом резонаторе можно изменять расстояние между погнутым зеркалом и дополчительным третьим зеркалом илл величину рабочей поверхности последнего и тем параметры резонатора. При этом расстояние между погнутым и рупорным зеркалами и их геометрические размеры остаются нeизмcпны u.

Предлагаемый резонатор позволяет наряду с расширением диа.пазона изменения его злектродннамических параметров по сравнению с прототипом и увеличением стабильности работы и КПД приборов СБЧ на его основе, значит,йльно упростить проблему вы вода энергии из прибора. В реальной конструкции вакууКпюго прибора на Основе фокусирующего открытого резонатора с двумя зеркалами из технологических соображений вывод энергии цолесооб-

разнее осутцествлять от вогнутого зер- калс. Из тех же сообрфкений перестройка частоты прибора может осуществляться за счет перемещения вогнутого зеркала, что значительно усложняет конструкцию- прибора. В предлагаемой трехзеркальной конструкции фокусирующего открытого резонатора эта проблема снимается, 1;ак как вывод энергии может осуществляться от вогнутого зеркала, а перестройка частоты с помощью третьего зеркала. Предлагаем. открытый резонатор позволяет широко изменять параметры СВЧ-приборов на его основе: увеличивать их стабильность и КПД путем увеличения добротности резонатора, расширять рабочую полосу частот прибора путем уменьшения величин добротности, увеличивать в несколько раз полосу перестройки частоты прибора по сравнению с аналогичным прибором на основе фокусирующего двухзеркального открытого резонато1 а. Конструкция резонатора, показанная на фиг. I, позволяет увеличить более чем в два раза собственную добротность по сравнению с nByx3epKnjrbHHM резонатором за счет увеличения расстояния между вогнутым и дополнительньгм плоским зеркалом. Резонаторы, представленные на фиг. 2-А, позволяют конструктивно использовать дополнительное зеркало для изменения одного из параметров резонатора без изменения других параметров, например резонансной длины волны при неизмененной величине собственной добротности и наоборот, что невозможно в прототипе. Двухрупорный резонатор с эллип-

соидальным 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 использовать его в сочетании Со полупроводниковыми приборами в усилителях или сумматорах (делителях) мощности.

фиг. г

фиг.

Редактор И.Юрчикова

Составитель В. Долматов

Техред вiКадарКорректор М. Демчик

Заказ 3728Тираж /Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,, д. 4/5

Производственно-гюлиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4