ОТКРЫТЫЙ РЕЗОНАТОР Советский патент 1994 года по МПК H01P7/00 H01J23/18 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в мощных сверхвысокочастотных приборах, например, в мазерах на циклотронном резонансе - гиротронах.

Известен открытый резонатор, в котором обеспечивается селекция типов колебаний по добротности, содержащий отрезок слабонерегулярного волновода с центральным стержнем, причем стенка волновода выполнена в виде азимутального гофра.

Недостатком этого резонатора является сложность обеспечения необходимых допусков при установке центрального стержня.

Известен открытый резонатор, выполненный в виде отрезка круглого волновода с продольными пазами, глубина которых линейно изменяется по их длине.

Недостатком этого резонатора являются низкие селективные свойства резонатора при использовании в качестве рабочей моды шепчущей галереи.

Целью изобретения является повышение селекции моды шепчущей галереи.

Поставленная цель достигается тем, что в резонаторе, выполненном в виде отрезка круглого волновода с продольными пазами, глубина которых линейно изменяется по их длине, продольные пазы расположены периодически по окружности отрезка круглого волновода и их глубина l изменяется по формуле
l= am а отрезок круглого волновода выполнен с внутренним диаметром D, линейно изменяющимся по его длине по формуле
D= D_o-l ± 0,3 где λ - рабочая длина волны;
D₀ - диаметр отрезка круглого волновода на одном торце;
h₀ - длина отрезка круглого волновода;
m - число продольных пазов;
а - коэффициент, зависящий от радиального индекса р рабочей волны:
а = 0,77 при р = 1 и а = 2,46 при р = 2;
h - расстояние от торца отрезка круглого волновода с диаметром D₀ до сечения, в котором определяются l и D.

На фиг. 1 приведена конструкция открытого резонатора; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Открытый резонатор выполнен в виде отрезка круглого волновода 1 с периодически расположенными по его окружности продольными пазами 2, глубина которых l по длине линейно меняется по формуле
l= am
Диаметр отрезка круглого волновода 1 на одном из торцов равен D₀ и по длине отрезка круглого волновода его внутренний диаметр изменяется линейно по формуле
D= D_o-l ± 0,3
Селективные свойства резонатора не зависят от выбора знака перед коэффициентом 0,3. Знак определяет только геометрию резонатора, так при знаке "+" D открытого резонатора на выходе превышает D₀, а при "-" - наоборот.

Входной торец отрезка круглого волновода 1 имеет закритическое сужение.

Селекция моды шепчущей галереи (селекция мод по азимутальному индексу) в открытом резонаторе осуществляется следующим образом.

Критическая частота отрезка круглого волновода 1 определяется как его диаметром D, так и продольными пазами 2. Возмущающее влияние продольных пазов 2 приводит к изменению критической частоты пропорционально их глубине. Наиболее сильное влияние оказывают продольные пазы 2 на рабочую моду шепчущей галереи, поскольку их число согласовано с азимутальным индексом моды, в результате чего возмущения рабочей моды по периметру находятся в фазе и складываются.

Изменение критической частоты мод из-за наличия продольных пазов 2 частично или полностью компенсируются изменением диаметра отрезка круглого волновода 1. При согласованном изменении глубины l продольных пазов 2 и диаметра D отрезка круглого волновода 1 критическая частота отрезка круглого волновода 1 на рабочей моде сохраняется постоянно, в то время как компенсация влияния изменений диаметра и глубины продольных пазов 2 на критические частоты отрезка круглого волновода 1 на паразитных модах не происходит. Это приводит к тому, что добротность открытого резонатора на рабочей моде превышает добротность открытого резонатора на паразитных модах, что и обеспечивает селекцию. Селективные свойства открытого резонатора определяются азимутальным индексом m₀ рабочей моды и соотношением между длиной h₀ пространства взаимодействия (длиной отрезка круглого волновода 1) и длиной рабочей волны. Открытый резонатор обладает более высокой селекцией моды шепчущей галереи.

Использование двух открытых резонаторов, каскадно соединенных торцами с равными диаметрами и равной глубиной продольных пазов, позволяет создать резонансную систему с более высокими селективными свойствами. (56) Петелин М. И. и Резников М. Г. Селекция мод в коаксиальных резонаторах с гофрированными стенками. Тезисы докладов YIII межвузовской конференции по электронике СВЧ. Ростов-на-Дону, 1976, с. 52.

Авторское свидетельство СССР N 598483, кл. Н 01 Р 7/00, 1976.

ОТКРЫТЫЙ РЕЗОНАТОР, выполненный в виде отрезка круглого водновода с продольными пазами, глубина которых линейно изменяется по их длине, отличающийся тем, что, с целью повышения селекции моды шепчущей галереи, продольные пазы расположены периодически по окружности отрезка круглого водновода и их глубина l изменяется по формуле
l= am ,
а отрезок круглого водновода выполнен с внутренним диаметром D, линейно изменяющимся по его длине по формуле
D= D_o-l± 0.3 ,
где λ - рабочая длина волны;
D₀ - диаметр отрезка круглого волновода на одном торце;
h₀ - длина отрезка круглого водновода;
m - число продольных пазов;
h - расстояние от торца отрезка круглого волновода с диаметром D₀ до сечения, в котором определяются l и D;
a - коэффициент, зависящий от радиального индекса p рабочей волны: а = 0,77 при p = 1 и а = 2,46 при p = 2.