Открытый резонатор Советский патент 1992 года по МПК H01P7/06 H01J23/18 

Фиг. I

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в измерительной технике, спектроскопии и радиолокации.

Целью изобретения является улучшение разрежения спектра и повышение эффективности возбуждения рабочего колебания с гауссовым распределением поля.

На фиг.1 показана конструкция открытого резонатора; на фиг.2 - зависимость коэффициента эффективности возбуждения открытого резонатора от нормированных размеров раскрыва рупора: на фиг.З - распределение пол-я в Н и Е-плоскости в открытом резонаторе s области раскрыва рупора; на фиг.4 и 5 - спектр колебаний открытого резонатора при возбуждении рупором или щелевым элементом связи соответственно.

Откры гый резонатор состоит из зеркала 1 и 2. В центре зеркала 2 установлен пирамидальный рупор 3, возбуждаемый прямоугольным волноводом 4. В раскрыве рупора 3, совмещенном с внутренней поверхностью зеркала 2, установлена одномерная дифракционная решетка 5, ламели которой параллельны узкой стороне рупора 3. Зеркала 1 и 2 могут быть сферическими, цилиндрическими или плоскими.

Размеры (а, Ь) раскрыва рупора 3 выбраны из условия согласования поля рабочего колебания открытого резонатора с гауссовым распределением с полем в раскрыве рупора 3 и удовлетворяют соотношениям:

а (2.4-3.3) Wo в Н плоскости; b (1,6-2,4) в Е плоскости.

Длина рупора 3 выбрана из условия минимума фазовых ошибок в раскрызе рупора 3 и удовлетворяет первенству

I (a -ai)22A

(2)

где ai - минимальный размер широкой стороны рупора 3;

Я-длина волны рабочего колебания.

Параметры одномерной дифракционной решетки определяются, исходя из требуемого коэффициента связи открытого резонатора и рупора 3, в зависимости от применения открытого резонатора.

Принцип работы открытого резонатора одинаков для всех предлагаемых типов зеркал 1 и 2 и состоит в следующем.

Электромагнитная волна Ню прямоугольного волновода 4 поступает в открытый резонатор через рупор 3 и возбуждает

0

рабочий шип колебания TEMooq с осесим- метричным гауссовым распределением поля. При этом выбор размеров а и b раскрыва рупора 3 и его длины I обеспечивает согласование полей в открытом резонаторе и рас- крыве рупора 3, что, в свою очередь, повышает коэффициент эффективности возбуждения открытого резонатора и обеспечивает селекцию типов колебаний во всем диапазоне перестройки открытого резонатора.

Коэффициент эффективности возбуждения открытого резонатора определяется по формуле

Ч (Л/Й)2 Н0.5е -e/2)(Z) - V(Z)(3)

гдег я/2а -fja/2 ,Ф(Ь/2)- интеграл вероятности, W(Z) - интеграл вероятности комплексного аргумента, b Ь/ш0 а а/со0 . Расчеты коэффициента эффективности возбуждения открытого резонатора по соотношению (3) показывают, что значение ц може достигать 90% (фиг.2). Сопоставление распределения поля s раскрыве рупора 3 в Е плоскости (кривая 1) и Н плоскости (кривая 2)с распределением поля открытого резонатора для колебания TEMooq показывает высокую степень согласования полей при возбуждении (фиг.З). Таким образом возбуждение открытого резонатора пирамидальным рупором обеспечивает значительное разрежение спектра собственных типов колебания. В данном случае, как показывают результаты эксперимента, в открытом резонаторе возбуждается лишь рабочий тип колебаний TEMooq (фиг.4) в отличие от случая возбуждения открытого резонатора щелевым элементом связи, где эффективно возбуждаются высшие типы колебаний (фиг.5).

5

0

5

Формула изобретения

Открытый резонатор, содержащий два зеркала и волноводный элемент связи, в раскрыве которого размещена одномерная дифракционная решетка, лежащая в плоскости внутренней поверхности одного зеркала, отличающийся тем, что, с целью улучшения разрежения спектра и повышения эффективности возбуждения рабочего колебания с гауссовым распределением поля, волноводный элемент связи выполнен в виде рупора, размеры (а, Ь) раскрыва в Н и Е плоскостях соответственно и длина I которого выбрана из соотношений

а (2,4-3,3) 0)0 ,

Ь (1,6-2,4) 0)0 ,

I (a-ai)2/2 A ,

где аь - радиус пятна поля рабочего колебания с гауссовым распределением на одном зеркале;

ai - минимальный размер широкой стороны рупора;

Я-длина волны рабочего колебания, а ламели одномерной дифракционной решетки расположены в Е-плоскости.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в измерительной технике и спектроскопии. Цель - улучшение разрежения спектра и повышение эффективности возбуждения рабочего колебания с гауссовым распределением поля. Открытый резонатор содержит два зеркала 1, 2 и волноводный элемент связи в виде рупора 3, установленного в центре зеркала 2и возбуждаемого прямоугольным волноводом 4. В раскрыве рупора 3, совпадающем с внутренней поверхностью зеркала 2, установлена одномерная дифракционная решетка 5, ламели которой расположены в Е плоскости. Размеры (axb) раскрыва рупора 3и его длина I выбраны из соотношений: а (2,4-3,3)ftfe ; b (1,6-2,4)ute; I ()2/2A , где УО - радиус пятна поля рабочего колебания с гауссовым распределением на зеркале 2; ai - минимальный размер широкой стороны рупора 3; Я - длина волны рабочего колебания. Открытый резонатор обеспечивает улучшение разрежения спектра и повышение эффективности возбуждения рабочего колебания с гауссовым распределением поля за счет улучшения согласования поля в раскрыве возбуждающего рупора 3 и поля рабочего колебания открытого резонатора. 5 ил. fe

а 5А-г. 2

Т Г

-4h

-6

-12

-16

-#

/О

/% z

-X

Z.kJl.

-24

т-г

ч / х

i

хЛХ I ..JL-Ш - J .i/f / 5/w

I

05

О

. ZL 11-М

D№ Z578 QJtt 0,750 L/K

44

m#c

У

0

LJiLj JLji

75 6Ж #227 //e

5иг. 4

гш

йзд

,fl/-/

i l L

LJiLj JLji