Генератор дифракционного излучения Советский патент 1981 года по МПК H01J25/00 

Изобретение относится к электроник ке СВЧ миллиметрового и субмиллиметрового диапазона, в частности к генераторам СВЧ с открытым резонатором Известен генератор дифракционного излучения (ГДИ), состоящий из бочкообразного открытого резонатора (ОР), цилиндрической решетки, расположенной ко сиально ОР, электронной пушки, коллектора и фокусирукндей магнитной cиcтe jы р . Однако этот ГДИ не обеспешвает возможности перестройки излучения в диапазоне частот, а кроме того, имеет малую выходную мощность, так как гщлиндрический электронный поток в таком ГДИ имеет малый диаметр. Известен ГДИ, содержащий открытый резонатор, состоящий из внешнего зеркала, на внутренней цилиндрической поверхности которого нанесена диф рационная решетка, и внутреннего зеркала, выполненного в форме гиперболоида вращения, расположенных соосно, кольцевую электронную тгутсу, кольцевой коллектор и магнитную фокусирующую систему 1. Недостатком известного ГДИ является невозмозкность перестройки его излучения в диапазоне частот. Цель изобретения - обеспечение возможности перестройки излучегшя генератора в диапазоне частот. Это достигается тем, что внешнее зеркало открытого резонатора выполнено соосно подвижным относительно внутренвего зеркала открытого резонатора имеет коническую внутреншшо поверхность, а дифракционная решетка выполнена в форме усеченного конуса. На чертеже представлена конструкция предлагаемого ГДИ, Устройство содержит внешнее зеркало 1 открытого резонатора, внутреннее зеркало 2 открытого резонатора в виде гиперболоида вращения, расположенное соосно с внешним зеркалом резонатора. систему 3 щелей связи, дифракционную решетку 4 в виде усеченного конуса, кольцевой коллектор 5, выходной вол. новод 6, электронную кольцевую пушку 7, фокусирующую магнитную систему 8, направляющие 9 для перемещения внешнего зеркала ОР. Фокусирующая систем 8 снабжена системой механической регулировки положения системы относите но неподвижной оси Z всего прибора в целом. ГДИ работает следующим образом. Открытый резонатор возбуждается электронным потоком из пушки 7, проходящим в непосредственной близости ,от дифракционной решетки 4, и затем отводится на кольцевой коллектор 5. В силу симметрии возбуждения (нез висимости конструкции от азимутально го угла) в открытом резонаторе, образованном зеркапами 1 и 2, возбужда ются симх етричные электромагнитные колебания, резонансная длина волны которых в основном определяется расстоянием между зеркалами 1 и 2 откры того резонатора по следующей приближенной формуле: 1 4fgg ,+(2.nn-i)x .i,.-. где Лр резонансная длина волныj Z расстояние между зеркалами в-, центре; Х-аГС;51« Е|Я ) - радиус кри визны зеркала (f- число полуволн, укладывающихся на расстоянии hi- число вариаций поля вдоль оси симметрии. Длина волны излучения определяетс периодом решетки Р , относительной скоростью электронного потока |3-V/c; углом Ч между вектором скорости электронного потока и образующей элементов дифракционной решетки( ft/i)H углом излучения fn между вектором сдорости V и волновым вектором отсчитываемым от напдля И-го дифракцион равления ного луча P- if Xsi3l4 Н - QVCCOe / Vl-.i,,. Длина ролны излучения выражается ледующей формулой: изГпг (-F -cos4J,,2,... Передвигая внешнее зеркало ОР по направляющим 9, изменяют расстояние в формуле () между зеркалами, оторое теперь имеет вид г-е (i -Lfeo 51ио(.), где Со исходное расстояние между зеркалами 1 и 2 L - расстояние перемещения внешнего зеркала по направляющим в горизонтальном направлении oL - угол внутренней конической поверхности внешнего зеркала, Высокочастотная энергия электромагнитных колебаний выводится из ОР через систему узких щелей связи в зеркале в цилиндрический волновод 6. С помощью соленоида оптимизированы параметры ГДИ за счет неоднородности постоянного магнитного поля на его длине. Формула изобретения Генератор дифракционного излучения, содержащий открытый резонатор, состоящий из внешнего зеркала, внутреннего зеркала, выполненного в виде гиперболоида вращения, расположенных соосно, дифракционную решетку, кольцевую электронную пушку, кольцевой коллектор, магнитщгю фокусирукяцую систему, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности перестройки излучения генератора в диапазоне частот, внешнее зер- капо открытого резонатора имеет коническую поверхность и выполнено соосно подвижным относительно внутреннего зеркала открытого резонатора, а дифракционная решетка выполнена в форме усеченного конуса. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 347833, кл. Н 01 Т 25/02, 1970. 2.Авторское свидетельство CCCF № 472598, кл. Н 01 J 23/24, 1973 (прототип.