Открытый резонатор Советский патент 1979 года по МПК H01P7/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в мощных СВЧ-генераторах сантиметрового, миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн. Известен открытый резонатор, имеющий отрезок нерегулярного круглого волновоДа 1. Однако этот резонатор не обеспечивает подавления паразитных колебаний типа бегущей волны и колебаний, полоса критических частот которых лежит в полосе lacтот циклотронного резонанса рабочего типа колебаний. Цель изобретения - подавление колебаний типа бегущей волны и колебаний, полоса критических частот которых Лежит в полосе частот циклотронного резонанса рабочего типа колебаний. Для этого в открытом резонаторе, содержащем отрезок нерегулярного круглого волновода, к каждому из концов отрезка нерегулярного круглого волновода присоединен отрезок круглого волновода, причем отношение диаметра присоединенных отрезков круглого волновода равно отношению критических частот отрезков круглого волновода для двух типов ТЕ-волн с различающимися на единицу радиальными и одинаковыми азимутальными индексами. На чертеже схематически изображен предложенный резонатор. Открытый резонатор содержит отрезок 1 нерегулярного круглого волновода и два отрезка 2 и 3 круглого волновода. Открытый резонатор работает следующим образом. Отрезок 1 нерегулярного круглого волновода выполнен с монотонно изменяющимся сечением. Диаметры отрезков 2 и 3 круглого волновода выбираются в соответствии с соотношением PI т m,n 13Т fm,r- где D) и D - диаметры отрезков круглого волновода 2 и 3 соответственно, ftn,a и m,ntj- критические частоты отрезков круглого волновода 2 и 3 для двух типов ТЕ-волн (ТЕр,„и ТЕ,.с различающимися на единицу радиальными и одинаковыми азимутальными индексами. Это соотношение обуславливает значительные перепады диаметра открытого резонатора по его длине.

3 При указанном соотношении диаметров поперечные сечения открытого резонатора на отрезках 2 и 3 круглого волновода являются критическими для одной -И той же частоты колебаний ТЕ/п,п и ТЁт ьБлагодаря совпадению резонансных частот и оптимальных радиусов взаимодействия, обеспечивается эффективное резонансное взаимодействие электронного пучка с высокочастотным полем. При этом возбуждение колебания ТЕд,„на отрезке 2 круглого волновода ведет к возбуждению колебания ТЕ/п, отрезке 3 круглого волновода и наоборот. Селекция.колебаний типа бегущей волны в резонаторе обеспечивается за счет значительного перепада диаметра открытого резонатора по его длине. Этот перепад диаметра настолько изменяет фазовую скорость бегущих волн, что нйрущается синхронизм электронного пучка и высокочастотного поЛЯ. Селекция колебаний, полоса критических частот которых лежит в полосе частот, циклотронного резонанса рабочего типа колебаний, обусловлена различием спектра этих колебаний на отрезках 2 и 3 круглого волновода. Ввиду того, что отрезок нерегулярного круглого волновода 1 является аксиальносим.метричным, на нем возможна взаимная трансформация колебаний только в пределах каждой группы. Критические частоты всех пар, кроме рабочих ТЕя,, разнесены по частоте При этом взаимная трансформация пар существенно снижена, и возбуждение отрезков 2 и 3 круглого волновода на паразцтных типах колебаний может происходить только раздельно.

661664 Добротность отрезка 2 круглого волновода пренебрежимо мала, поскольку он на паразитных типах волн согласован с открытым пространством. Добротность же отрезка 3 круглого волновода на паразитных типах колебаний существенно понижена за счет его малой (по сравнению с длиной открытого резонатора) длины. Добротность открытого резонатора в целом определяе;гся дифракционным выводом энергии. Таким образом конструкция открытого резонатора одновременно обеспечивает селекцию колебаний типа бегущей волны и колебаний, полоса критических частот которых лежит в полосе циклотронного резонанса рабочего типа колебаний, Формула изобретения Открытый резонатор, содержащий отрезок нерегулярного круглого волновода, отличающийся тем, что, с целью подавления колебаний типа бегущей волны и колебаний, полоса критических частот которых лежит в полосе частот циклотронного резонанса рабочего типа колебаний, к каждому из концов отрезка нерегулярного круглого волновода присоединен отрезок круглого волновода, причем отнощение диаметров присоединенных отрезков круглого волновода равно отношению критических частот отрезков круглого волно13ода для двух типов ТЕ-волн с различающимися на единицу радиальными и одинаковыми азимутальными индексами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Власов С. Н. и др. Открытые резонаторы в виде волноводов переменного сечения. Известия высших учебных заведений. Радиофизика, 1069, 12, № 8, с. 1236-1244.