Е-ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ КОЛЕБАНИЯ МНОГОЗЕРКАЛЬНОГО ОТКРЫТОГО РЕЗОНАТОРА С ЭШЕЛЕТТНЫМ ЗЕРКАЛОМ

January 24, 2013 by admin Комментировать »

Белоус о. и., Корнеенков В. К. , Сухоручке О. Н., Фисун А. И.

Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины ул. Ак. Проскуры, 12, Харьков, 61085,Украина тел.: /057/720-33-08, e-mail: obel@ire.kharkov.ua

Аннотация – Исследованы Е-поляризованные колебания четырехзеркального открытого резонатора (ОР), одно из зеркал которого представляет собой эшелетт с равными гранями. Получены спектры и топология полей Е-поляри- зованных колебаний такого резонатора в восьмимиллиметровом диапазоне длин волн.

I.                                       Введение

Открытые резонаторы (ОР) с отражательными дифракционными решетками эшелеттного типа широко применяются при конструировании высокостабильных по частоте твердотельных и электронновакуумных источников излучения миллиметрового диапазона. Обычно применяются прямоугольные эшелетты с равными гранями со сравнимым с длиной волны периодом. При этом коэффициент отражения от эшелетта сильно зависит от поляризации падающего на него излучения. При Н- поляризованном излучении обычно используют эшелетты в режиме автоколлимации, когда коэффициент отражения близок к 1 [1]

Puc. 2. HepecmpoiJKa резонатора перемещением бокового зеркала.

Fig. 2. Resonator retuning by means of side mirror shift

Однако для решения многих технических задач требуется применение дисперсионных ОР с Е- поляризованным излучением. При этом режим автоколлимации не используется, поскольку коэффициент отражения от решетки при автоколлимации становится существенно меньшим 1.

В данной работе излагаются результаты экспериментального исследования Е-поляризованных колебаний сложного многозеркального открытого резонатора, одним из зеркал которого является эшелетт- ная отражательная решетка.

II.                               Основная часть

Сложный открытый резонатор (СОР) образован четырьмя отражателями:        верхним                1              и боко

Рис. 3. Распределение поля вблизи верхнего сферического зеркала одного из высших типов колебаний.

вым 4 сферическими, эшелеттным 2 и плоским

3  зеркалами (рис.1).

Рис. 1. Конструкция сложного открытого резонатора.

Fig. 1. Complicated open resonator

Fig. 3. Field distribution of one of high modes near upper mirror

В эксперименте использовался открытый резонатор со следующими геометрическими размерами: верхнее сферическое зеркало – диаметр апертуры 2а = 40 мм, срез сегментов до 36 мм, радиус кривизны – Ri = 110mm; боковое сферическое зеркало – диаметр апертуры 2а = 40 мм, срез сегментов до

19  мм, радиус кривизны – R2 = 80 мм; эшелетт имеет 5 зубцов с равными гранями высотой h = 4,2 мм. В центральной части сферических зеркал выполнены щели связи 0,15×7,2 мм, переходящие в волновод стандартного сечения для вывода СВЧ энергии, на третьей грани эшелетта также выполнено отверстие связи для подачи энергии в СОР.

Перестройку СОР можно осуществлять перемещением верхнего и бокового зеркал как одновременно, так и перемещением каждого зеркала в отдельности.

Методика и аппаратное обеспечение исследования спектральных и других характеристик СОР практически не отличается от общепринятых [2].

На рис. 2 показано изменение частоты в СОР при изменении расстояния между эшелеттом и боковым зеркалом и фиксированном расстоянии (19 мм) между верхним сферическим и плоским зеркалами. При изменении расстояния между зеркалами на 10 мм частота изменяется на 8 ГГц; при этом возбуждается 10 типов колебаний. Крутизна механической перестройки для колебаний составляет 0,69 ГГц/мм.

Спектр колебаний при изменении расстояния между плоским и верхним сферическим зеркалами имеет похожий вид но с большей крутизной перестройки.

Визуализация распределения поля возбуждаемых колебаний получены с помощью метода пробного тела [3]. В спектре СОР присутствуют как низшие, так и высшие типы колебаний, напоминающие соответствующие типы колебаний двухзеркальных ОР. На рис. Здля примера представлено распределение поля вблизи верхнего сферического зеркала одного из высших типов колебаний (f=34.7rrq), который можно идентифицировать какТЕМггр

На рис.4 представлен спектр колебаний СОР: сплошной линией – при снятии мощности с бокового зеркала, пунктирной – с верхнего зеркала. Добротности возбуждающихся типов колебаний не превышают 1000. Столь невысокие добротности можно объяснить достаточно малыми размерами резонатора, что значительно уменьшает уровни запасаемой в резонаторе электромагнитной энергии. Тем не менее, такие размеры резонатора и полученные значения добротностей принято использовать для стабилизации рабочей частоты генераторов дифракционного излучения [4].

Рис. 4. Спектр вынужденных колебаний резонатора. Fig. 4. Spectrum of forced resonator modes

III.                                  Заключение

Предложена многозеркальная открытая резонансная система, которая может найти широкое применение в электронике миллиметрового диапазона длин волн для стабилизации частоты электрон- но-вакуумных приборов.

IV.                           Список литературы

[1 ] в. п. Шестопалов, А. А. Кириленко, С. А. Масалов,

Ю. К. Сиренко. Резонансное рассеяние волн. Т.1. Дифракционные решетки. – К.: Наукова думка, 1986. – 232 с.

[2] Измерения на миллиметровых и субмиллиметровых волнах. Методы и техника / Валитов Р. А.. Дюбко С. Ф., Фисун А. И. и др./ Под ред. Р. А. Валитова и Б. И. Макаренко. – М.: Радио и связь, 1984. – 295 с.

[3]  А. с. 1352409 СССР. Устройство для визуализации электромагнитных полей в открытом резонаторе /

Б. М. Булгаков, Ю. И. Леонов, А. И. Фисун, А. М. Фурсов. -Опубл. 15.11.87, Бюл. №42.

[4]  В. К. Корнеенков, А. И. Цвык. Управление выходными характеристиками ГДИ боковым сферо-эшелетным открытым резонатором // «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 15-я Международная конференция. – Севастополь, 12-16 сентября 2005. – С. 261-262.

E-POLARIZATION MODES OF MULTI-MIRROR OPEN RESONATOR WITH ECHELETTE

Belous O. I., Korneyenkov V. Κ., Sukhoruchko O. N., Fisun A. I.

Institute of Radiophysics and Electronics National Academy of Sciences of Ukraine 12, Proskura Str, Kharkov, 61085, Ukraine Ph.: 38-057-720-33-08, e-mail: obel@ire.kharkov.ua

Abstract – The E-polarized oscillations of the open four- mirror resonator have been studied. One of the mirrors is echelette with equally spaced facers. The spectrum and field topology of E-polarized modes have been found for 8-mm wavelength.

I.                                         Introduction

To excide H-polarized oscillations the autocollimation mode of echelette mirror is usually used. This mode has a reflection factor near 1 [1] and yet the dispersion open resonators having E-polarized oscillations are necessary to solve a number of applied problems. The way of the E-polarized mode excitation is to use multi-mirror resonator in so far as the efficiency of the autocollimation of E-polarized wave becomes to very small value.

II.                                        Main Part

Complicated open resonator (COR) is formed by four reflectors: upper (1) and side (2) spherical mirrors, echelette (2) and plane (3) ones (see Fig. 1). Displacement of the upper and side mirrors can be effected simultaneously as well as individually with the aim to tune the COR frequency. Spectrum and other characteristics of COR were studied according to the universally adopted methods [2]. Fig.2 illustrates the frequency variation versus the distance between echelette and side mirror. The separation between upper spherical and plane mirrors is constant and equal to 19mm. The COR spectrum contains the fundamental and higher modes. In Fig.3 is shown the topology of oscillation (/ = 34.7 GHz), which can be identified as TEM22q- mode. Spectra of forced resonator modes (see Fig.4) are not dissimilar in aspect to both excited from side mirror (solid line) and from upper mirror (dotted line). Q-factors of excited modes are no more than 1000. Nevertheless it is customary to assume that the dimensions of resonator and figure of merit are acceptable to use for the orotron frequency stabilization [4].

III.                                       Conclusion

Open multi-mirror resonance system has been proposed. Resonators of the similar type can be applied in the millimetre- wave vacuum and solid-state devices for frequency stabilization.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты