Генератор дифракционного излучения Советский патент 1980 года по МПК H01J25/00 

Изобретение относится к области электроники СВЧ, а именно к генератограм дифракционного излучения (ГДИ) миллиметрового и субмшглкметровот о дйа пазонов, и может найти применение в измерительной технике связи, в радиолокационных системах и т.п. Известны ГДИ, содержащие заключенные в корпус открытый резонатор (ОР), образованный верхним и нижним непрозрачными зеркалами, дифракционную струк туру, нанесенную в центральной части нижнего зеркала, катодный узел и вывод энергии. Выходные характеристики таких генераторов в значителыгой мере определяются вьхбранным типом вывода энергии, В генераторах с волноводным выводом энергии используется щель связи, распо ложенная на одном из зеркал ОР, Щели и отверстия связи приводят к возмущению ОР и появлению потерь на связь, которые возрастают с укорочением длины волны. Все это ведёт к снижению добротности ОР В генераторах с квазиоптическим выводом энергии используют ленточную дифракционную решетку, напыленную на кварцевук) подложку, которая вьтолняет функцию верхнего зеркала ОР l. Такие решетки обладают повышенными омическими потерями, что приводит к снижению добротности ОР. Выходная мощность в этом случае падает на порядок. Наиболее близким по конструкции к предлагаемому изобретению является ГДИ с волноводным выводом энергии. Он содержит заключенный в цилиндрический корпус ОР, образованный двумя зеркалами, одно которых Гладкое, а на поверхность второго нанесена периодическая структура, катодный узел и волноводный вывод энергии, выполненный в виде щели связи, находящейся в центральной части верхнего зеркала, причем между гладким зеркалом и корпусом имеется зазор И. Однако известные ГДИ имеют сравнительно невысокую выходную мощность и стабильность частоты. Указанные недо|5татки обусловлены наличием в. ОР возмушающих эпементой (например, щели связи) и потерь на связ Цепь изобретения - повышение выходной мощности и стабильности .генерируемых частот ГДИ без снижения добротнос; его OR .,..::-.,-1 л.. .-.., ц-...-. Указанная цель достигается тем, что гладкое зеркало открытого резонатора выполнено в соответствии со с ёДуйЩй: ; соЬмьшёнй 0, Jr -- - -;: где Г d- расстояние между зеркалами Д- радиус крив1азны, а зазор лёжду к6рпу«р6м и гладким зерка лом заполнен диэлектриком и образует при этом вывод энергии. На фиГ. 1 схематично изображен предлагаемый ГДИ, продольный разрез: на фиг. 2 - зависимость добротности от рас стояния между зеркалами. Предлагаемый ДИ содержит заключенные в цилиндрический корпус 1 открытый резонатор, образованный верхним и нижним непрозрачными зеркалами 2 и 3, периодическую структуру 4, нанесенную в цёнтрйНьной части нияснёгЬ зеркала 3, катодный узел 5, коллектор 6, диэлектри ческую обойму 7 из материала с малым та нгенсом угла потерь ( tg ) и радиопрозрачное окно 8. Верхнее зеркало 2 выполнено гладким без йозмудйающах элементов Диэлектрическая обойма 7 помещена в корпус 1 соосно ОР, охватывая его зе кала 2 и 3. Вывод энергии представляет собой кольцевую щель, образованную корпусом 1 и периферийной частью верхнего зеркала 2. Диэлектрическая обойма 7 своей верхней частью заполняё т кЬльцейую uterifb. .:,,:: ПрёдлйгаемьЙ ГДЙ работает следующим образом. Электронный поток, сформованньгй кб-тодным узлом 5 и Продольным магнитны полем, пролетая вблизи периодической структуры 4, возбуждает дифракционное излучение, последнее возбуждает ОР. В ОР yetанавййва стся один i Hbix типов KCjneeaHJsjS. Посйе того колё бания, представляющее собой квазиопти- чёскйй пучок, дифрагируют на зеркалах и 3 ОР. Дифракционное поле ОР перехватывается диэлектрической обоймой 7 и вьюодится ею через келшшущтыель в нагрузку.J

.-T-w-es -ivJ :---ШшгИнтенсивность дифракционного поля при постоянной геометрии ОР повышается с повышением добротности колебания. Отсутствие потерь на связь приводит к повышению добротности ОР, а слеа6вательно, и к Повышению уровня выходной мощности. Собирательные свойства диэлектрической обоймы 7 способствуют увеличению интенсивности поля выводимого из гене-, ратора. у Выполнение зеркал 2- и 3 без возмущающих элементов обеспечивает высо- ,l ; i ii ffis, - - - кую стабильность частоты генератора. Внешнее (дифракционное) поле, применяемое в предлагаемом генераторе для вывода энергии, есть результат дифракции резонансного волнового пучка на зеркале ОР и имеет явно Выраженный резонансный характер. Причем оно является общей характеристикой всех типов резонаторов с различной конфигурацией зеркал. Интенсивность дифракционного поля за зеркалом определяется интенсивностью дифрагирующего резонансного пучка. . Рассмотрим зависимость добротности от расстояния между зеркалами ) для собственного колебания сферического . открытого резонатора (ОР) (фиг. 2). С увеличением расстояния между зеркалами увеличивается резонансный объем колебания, а следовательно и его добротность (омические потерн и потери на связь постоянны). Это увеличение интенсивности Токов на зеркалах приводит к yвeлйчeниifб амплитуды внешнего резонансного поля (зависимость Agr f (/R ). Малые величины внешнего поля при небольших расстояниях между зеркалами рбуспомены малым соотношением радиуса пятна потя к .апертуре зеркала (е }ДальнёЙшЬб увеличение расстояния между зеркалами приводит к увеличению соотнооднако, при этом резко Шения ti падает интенсивность резонансного пучка (зависимость Q / R ). HsBiecTHo, что изменение добротности собствениьп колебаний ОР определяется формулой. °g Cloro «cB , d - расстояние между зеркалами; Йл - дифракционные потери; омические потери; - потери на связь; длина волны.