РЕЗОНАТОР СВЧ-ПРИБОРА Советский патент 1994 года по МПК H01J23/18 H01J7/06 

Изобретение относится к СВЧ-электронике и предназначено для использования в сверхмощных лазерах на циклотронном резонансе.

Целью изобретения является повышение селективности в области низких добротностей рабочей моды при обеспечении высокого КПД.

На чертеже дана схема предложенного резонатора.

Резонатор содержит отрезки 1 и 2 расширяющихся гофрированных круглых волноводов, соединенных узкими концами. Углы α₁, α₂ полураскрыва соответственно отрезков 1, 2 связаны с периодами d₁, d₂ их гофров 3, 4 соотношением, приведенным в формуле изобретения. Из данного соотношения следует, что угол 90^о-γ является углом между направлением распространения волны, организующей рабочую моду резонатора, и его осью. Для обеспечения высокого коэффициента отражения волны, организующей рабочую моду, внутренняя поверхность отрезков 1, 2 является поверхностью эшелеттного типа, т. е. глубины h₁, h₂ гофров 3, 4 и их периоды d₁, d₂связаны соотношениями hd₁/2, hd₂/2. Отрезки 1 и 2 волноводов могут быть состыкованы непосредственно, либо с помощью узла 5 соединения, протяженность которого l существенно меньше длин L₁ и L₂отрезков 1,2 и определяется из резонансных условий отражения волны, организующей рабочую моду.

Конкретный вариант исполнения резонатора рассчитан на моду, имеющую компоненту магнитного поля вдоль оси резонатора Н с рабочей длиной волны λ= = 1,76 мм. Внутренняя поверхность отрезков 1, 2 является поверхностью эшелеттного типа и образована вращением вокруг оси части периодической структуры в виде прямоугольных треугольников с прямым углом, обращенным к оси, и углом между катетом, обращенным к узкому концу резонатора, и гипотенузой, составляющим 55^о. Размеры гипотенуз треугольников являются периодами d₁, d₂ гофров 3, 4 и составляют соответственно d₁ = 5,07 мм и d₂ = 4,11 мм. Глубины гофров 3, 4 (высоты треугольников) составляют соответственно h₁ = 2,38 мм d₁/2и h₂ = 1,93 мм d₂/2. Гипотенузы треугольников прилегают к прямым, образующим углы полураскрыва отрезков 1, 2 соответственно α = 10^о и α = 6^о. Длины отрезков 1, 2 волноводов составляют L₁ L₂ 60 мм, количество элементов гофров 3, 4 составляет соответственно N₄ = 12, N₂ = 15. Диаметр узких концов отрезков 1, 2 составляет b = 85 мм. Направление распространения волны, организующей рабочую моду, соответствует γ = 34^о. Рабочие порядки дифракционных максимумов при отражении указанной волны от внутренних поверхностей эшелеттного типа отрезков 1, 2 соответствуют n₁ = 4, n₂ = 3. Коэффициент отражения волны, организующей рабочую моду, от поверхностей отрезков 1, 2 составляет R 0,9. Это соответствует добротности рабочей моды Q_p (3-4)10³. Добротности квазикритических паразитных мод составляют при этом Q_n 300, что на порядок ниже добротности рабочей моды. Минимальная же дифракционная добротность цилиндрического резонатора с длиной, равной общей длине рассматриваемого резонатора, по порядку величин составляет (5-6) ^. 10⁴. Таким образом, в рассматриваемом резонаторе обеспечивается селективность при добротностях рабочей моды, на порядок меньших минимальной дифракционной добротности цилиндрического резонатора. При этом углы полураскрыва α₁ = 10^о и α₂= 6^о отрезков 1, 2 на длине отрезков L₁ L₂ 60 мм обеспечивают перепад диаметров широких и узких концов отрезков 1,1-1,2 мм.

Таким образом, в предлагаемом резонаторе достигается высокая селективность в области низких добротностей рабочих мод при обеспечении высокого КПД. (56) Ботвинник И. Е. и др. Релятивистские гиротроны с высокоселективными резонаторами на моды поперечно-магнитного типа. - Письма в ЖТФ, т. 10, 1984, в. 13, с. 792.

Авторское свидетельство СССР N 720591, кл. H 01 J 7/06, 1980.

Изобретение может быть использовано в сверхмощных мазерах на циклотронном резонансе. Цель изобретения - повышение селективности в областях низких добротностей рабочей моды при обеспечении высокого КПД резонатора. Отрезки 1 и 2 круглого волновода выполнены гофрированными. Для обеспечения высокого коэффициента отражения волны, организующей рабочую моду, внутренняя поверхность отрезков 1 и 2 является поверхностью эшелеттного типа. Углы α₁ и α₂ полураскрыва отрезков 1 и 2 связаны с периодом d₁ и d₂ их гофров 3 и 4 соотношением, приведенным в тексте описания 1 ил.

РЕЗОНАТОР СВЧ-ПРИБОРА, содержащий два отрезка гофрированных круглых волноводов, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности в области низких добротностей рабочей моды, отрезки гофрированных круглых волноводов выполнены коническими и соединены концами с меньшими диаметрами, а внутренняя поверхность волноводов выполнена в виде эшелетта, при этом выполнены следующие соотношения:
γ= arcsin -α₁
1^o<α_i<20^o ,
( L_i-b)( ctg γ-tg α_i) / d_i ,
где i = 1, 2 - номер отрезка волновода;
γ - угол падения волны на эшелетт, рад;
n_i - индекс рабочего дифракционного максимума отрезков волноводов;
d_i - периоды эшелеттов отрезков волновода, м;
α_i - угол конусности отрезков волновода, рад;
L_i - длина отрезков волновода, м;
b - наименьший диаметр волноводов, м.