КВАЗИОПТИЧЕСКАЯ РЕЗОНАНСНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ГЕНЕРАТОРА

January 23, 2013 by admin Комментировать »

Архипов А. в., Белоус о. И., Кузьмичев И. К., Тищенко А. С. Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины ул. Ак. Проскуры, 12, г. Харьков, 61085, Украина тел. /057/720-33-08, e-mail: obel@ire.kharkov иа

Аннотация – Описан и проанализирован открытый резонатор, нагруженный на отрезок сверхразмерного коаксиального волновода. Резонатор может быть использован в качестве колебательной системы твердотельных генераторов миллиметрового диапазона длин волн

I. Введение

в настоящее время открытые резонаторы (ОР) широко используются в качестве электродинамических систем твердотельных генераторов миллиметрового диапазона длин волн [1]. Применение колебательной системы на базе ОР позволяет улучшить спектральные характеристики сигналов и существенно облегчить суммирование мощностей отдельных активных элементов. Вместе с тем, при разработке твердотельных генераторов необходимо решать задачу согласования собственного колебания открытой резонансной системы с излучением активного нелинейного элемента, расположенного в объеме ОР. Но наличие дополнительных элементов в ОР приводит к росту потерь и, как следствие, снижению добротности такой резонансной системы. Вынос полупроводникового диода из объема ОР является перспективным направлением при разработке твердотельных генераторов миллиметрового диапазона длин волн. При этом довольно просто обеспечивается подвод питания, хотя вопрос согласования полей активного элемента и резонатора остается открытым.

Поэтому целью данной работы является анализ ОР, нагруженного на отрезок коаксиального волновода, который может быть использован в качестве электродинамической системы твердотельного генератора.

II. Основная часть

Для оценки эффективности возбуждения колебания ТЕМщ в полусимметричном ОР с помощью коаксиального волновода, расположенного в центре ПЛОСКОГО отражателя, воспользуемся формулой, полученной по аналогии с [2]:

где)    –  радиус пятна поля

низшего колебания                       на плоском  зеркале ОР

(вставка на рис. 1).

Результаты расчета представлены на рис. 1, где приведены зависимости η οι к для трех значений

χ\ χ = \.5 (кривая 1); χ = Α.ΑΑ\ (кривая 2) и χ = \^ (кривая 3). Максимальная величина 77 = 0.712 достигается при χ = Α.ΑΑ\ и к ор1= 0.399 (кривая 2). Если же размеры коаксиального волновода выбраны из условий 3.6<;if<5.8 и 0.328 < ^ < 0.463 , то эффектив

ность возбуждения исследуемого колебания уменьшится несущественно и во всем диапазоне изменения χ будет не ниже 0.7.

к

Рис. 1. Зависимости п(к) для различных значений параметра х и амплитудное распределение рабочего колебания ОР и волны ТЕМ в сверхразмерном коаксиальном волноводе, расположенном в центре плоского зеркала резонатора (на вставке).

Fig. 1. Dependence n(i<) for various parameters x and the ampiitude distribution of the OR woriiing osciiiator and the ТЕМ mode in an over-dimensionai coaxiai waveguide situated in the middie of a piane resonator mirror (on embedding)

Экспериментально исследовался полусиммет- ричный OP восьмимиллиметрового диапазона длин волн. На сферическом отражателе симметрично относительно ПЛОСКОСТИ, проходящей через ось резонатора, расположены два щелевых элемента связи, предназначенные для ввода и вывода сигнала. Расстояние, на котором расположены элементы связи симметрично относительно центра сферического зеркала, определяется максимальным значением напряженности электрического поля колебания TEMq^25                                      зеркале.  В этом  случае    эффектив

ность возбуждения колебания ТЕМ^^2з в ОР должна

быть максимальной. Поскольку задачи электродинамики обладают принципом взаимности, то мы рассматриваем возбуждение волны ТЕМ в коаксиальном волноводе С помощью колебания ТЕМ^^^ ОР.

На рис. 2 приведен спектр ОР, у которого в центре ПЛОСКОГО зеркала расположен отрезок коаксиального волновода Из рисунка видно, что во всем

диапазоне перестройки f = 29 ^ 38 ГГц в резонаторе заданной геометрии существует только один тип колебаний. Здесь же на вставке приведено распределение поля исследуемого колебания. При возбуждении в отрезке коаксиального волновода волны

ТЕМ и при излучении ее обратно в объем резонатора за счет отражения от поршня, колебание TEMq^25 должно было преобразоваться в колебание 7EMqj25 с круговой симметрией. Однако, на

практике произошло лишь частичное преобразование. Это можно объяснить, по-видимому, не идеальной юстировкой зеркал резонатора и центрального проводника отрезка коаксиального волновода.

Рис. 2. Спектр ОР с отрезком сверхразмерного коаксиального волновода в центре плоского зеркала и распределение поля ΤΕΜοι гз типа колебаний (вставка) в таком резонаторе.

Fig. 2. Spectrum of OR with the over-dimensional coaxial waveguide section in the middle of the plane mirror, and the TEM0125 field distribution (embedding) in this resonator

III.                                  Заключение

Проведенные исследования показали перспективность применения ОР с отрезком сверхразмерного коаксиального волновода для создания твердотельных генераторов миллиметрового диапазона длин волн [3]. При этом нагруженная добротность предложенной электродинамической системы ухудшается всего в 1.44 раза по сравнению с нагруженной добротностью пустого полусимметричного ОР.

The performed research has proven the efficiency of OR with the over-dimensional coaxial waveguide section in designing solid-state oscillators for millimeter wave range.

Предложенная авторами электродинамическая система для твердотельных генераторов будет, по- видимому, перспективна и в коротковолновой части миллиметрового диапазона, когда уменьшаются все геометрические размеры элементов крепления диода.

[1] л. и. Фисун, О. И. Белоус. Квазиоптические твердотельные источники излучения: принципы построения, тенденции развития и перспективы приложения // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. -1999. -№ 4. -С. 41-64.

[2] И. К. Кузьмичев. Согласование квазиоптических открытых резонаторов с волноводной линией передачи // Изв. вузов. Радиофизика. -2000. -Т.43. -№ 4. -С. 325-334.

[3] О. В. Apxinoe, I. К. Кузьм1чев, О. I. Б!лоус Генератор НВЧ. Патент 5380 МПК^Н03В7/14. Опубл. в Бюл., 2005, № 3.

QUASIOPTICAL RESONANT SYSTEM FOR SEMICONDUCTOR OSCILLATORS

A.                            V. Arkhipov, O. I. Belous,

I. K. Kuzmichev, A. S. Tischenko Institute of Radlophyslcs and Electronics,

National Academy of Sciences of Ukraine 12, Proskura Str., Kharkov, 61085, Ukraine Ph.: 38-057-7448308, e-mail: obel@ire.kharkov.ua

Abstract – The open resonator loaded on the section of the oversize coaxial waveguide has been described and analyzed. This resonator can be used as an oscillation system for solid- state microwave and millimeter wave generators.

I.                                         Introduction

The development of solid-state oscillator requires solving the problem of matching the eigen oscillation of the open resonant system (OR) with the radiation of the active non-linear element situated in the OR. Excluding the semiconductor diode from the OR body is a promising trend in designing solid-state oscillators of the millimeter wave range.

The goal of the study is to analyze an OR loaded on a coaxial waveguide section to be used as electromagnetic system of the solid- state oscillator.

II.                                        Main Part

The estimated efficiency of exciting a TEMoiqmode in semi- symmetric OR by a coaxial waveguide situated in the middle of a plane reflector, and the respective computations are presented in Fig.1.

Experiments were undertaken on a semi-symmetric OR of an 8-mm wave range. A spherical reflector hosts two slot coupling elements for input/output, which are symmetrical with respect to a plane crossing the resonator axis. The coaxial waveguide section is situated in the middle of the plane mirror. The resonator spectrum and the TEM0125 field distribution are shown in Fig. 2.

III.                                       Conclusion

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