Генератор дифракционного излучения Советский патент 1981 года по МПК H01J25/02 

(54) . ГЕНЕРАТОР ДИФРАКЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к области электроники СВЧ и может найти применение в измерительной технике, в радиолокационных системах, радиоспектрометрах и т.п.

Известен генератор дифракционного излучения (ГДИ ) , содержащий открытый резонатор ( ОР ), в котором одно из зеркал выполнено в виде кварцевой подложки с напыленной на ней ленточной дифракционной решеткойр .

Не;..остатком такого вывода энергии является большая величина омических потерь в ленточной рещетке, т.е. она имеет толщину, меньшую скин-слоя. Это приводит в резкому снижению добротности ОР ГДИ, а выходная мощность в этом случае падает на порядок.

Известен также генератор, содергжащий заключенные в корпус открытый резонатор, образованный двумя зеркалами, одно из которых гладкое, а на поверхность второго локально нанесена периодическая структура, причем между резонатором и корпусом имеется зазор, электронно-оптическуюсистему и вывод энергии 2.

Недостатком этого ГДИ является сравнительно невысокая выходная мощность. Этот недостаток обусловлен тем, что диэлектрическая обойма перехватывает небольшую часть бокового излучения генератора. Это приводит к невысокому и далекому от оптимального коэффициенту связи ГДИ с нагрузкой, следовательно, к тому, что значительная часть мощности не выводится из генератора.

Цель изобретения т увеличение выходной мощности без увеличения пусковых токов и снижения добротности резонатора.

Это достигается тем, что внутренняя поверхность корпуса выполнена в виде эшелеттной дифракционной решетки с ламелями, ориентированными 3 в плоскости, перпендикулярной оси от крытого резонатора, и параметром Эе-е/Я 0,9-1,0, где jt - период структуры, X - длина волны На фиг. 1 приведено схематическо изображение продольного разреза ГДИ; на фиг. 2 - диаграмма направленности ОР ГДИ в зоне Френеля с локальной пе риодической структурой в плоскости, параллельной образукщим решетки ОР ГДИ. Предлагаемый ГДИ содержит заключенные в металлический корпус 1, .на внутренней поверхности которого нанесена периодическая структура типа эшелетт с ламелями, ориентированными в плоскости, перпендикулярной оси ОР, откоытьй резонатор, образованный двумя непрозрачными зеркалами 2 и 3, периодическую структуру 4, нанесенную в центральной части одного из зеркал и приподнятую над поверхностью зеркала, катодный узел 5,коллектор, радиопрозрачное окно 6.Верхнее зеркало вьшолнено гладким без возмущающих элементов. Вывой энергии представляет собой перио дическую структуру - эшелетт с углом при вершине зубца, равным 90 и Эе 0,9-1,0. Предлагаемый ГДИ работает следуюп м образом. Электронный поток, сформированный катодным уздом 5 и продольным магнит ным полем,пролетая вблизи периодичес кой структуры 4.порождает дифракционное излучение, которое возбуждает ОР. В резонаторе устанавливается одн из собственных колебаний. После этого резонатора, излучение, представляющее собой квазиоптйческий пучок, дифрагирует на зеркалах 2 и 3. Специфическое распределение поля в ОР ГДИ обуславливает наличие в поле излучениг боковьк компонент поля с от носительно большой интенсивностью .{фиг.2) .Основная часть энергии сосредоточена в секторе углов 20-40 от носительно оси ОР. Это лоле, падая на эшелетт, расположенный на внутрен ней поверхности корпуса 1 под углами Р (90- О-)70-50, преобразуется в минус первую дифракционную гарм нику направленным образом выводится в нагрузку. При изменении параметра ЭС эшелетта в Пределах 0,9-1,0 эффективность преобразования,-внешнего 8 поля генератора в энергию минус первой гармоники : 0,6-Q,9, W 0,45-0,7. Сектор углов of, , под которыми минус первая гармоника выводится в нагрузку, изменяется в этом случае от О до 20. Верхнее зеркало 2 выполнено без возмущающих элементов, что обеспечивает высокую стабильность частоты генератораПредлагаемый ГДИ обеспечивает повьппение выходной мощности и стабильности генерируемых частот без увеличения пусковых токов генератсра. Это достигается , во-первых, увеличением эффективности вывода боковых компонент поля излучения генератора : из генератора выводится 5090 % мощности бокового излучения в зависимости от частоты генерации; во-вторых, вьшолнением зеркала 2 ОР без возмущаю1цих элементов, что позволяет уменьшить пусковые токи и увеличить стабильность генерируемых частот. Формула изобретения Генератор дифракционного излучения, содержащий заключенные в корг пус открытый резонатор, образованный двумя зеркала№1, одно из которых гладкое, а на поверхности второго локально, нанесена периодическая структура, причем между резонатором и корпусом имеется зазор, электронно-оптическую систему и вывод энергии, отличающий с я тем, что, с целью увег личения выходной мощности без увеличения пусковых токов и снижения добротности резонатора, внутренняя поверхность корпуса выполнена в виде эшелеттной дифракционной решетки с ламелями, ориентированными в плоског сти, перпендикулярной оси открытого резонатора, и параметром 0,9-1,0, где I -период структуры, Д -ftfaana волны. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Балаклицкий И. М. и др. Квазиоптический генератор дифракционного го излучения. Изв. вузов, Радиофизика, т. ХУ1, Я 2, 1973, с. 235-244. 2.Авторское свидетельство по заявке 2423079/18-25, кл. Н 01 J 25/02, 13.03.78.