Корнєєнков В К, Цвик А І Інститут радіофізики та електроніки ім А Я Усикова НАН України вул Академіка Проскури, д 12, м Харків, 61085, Україна тел: 38 (057) 7203-548, e-mail: tsvyk@irekharkovua

Анотація – Експериментально показана можливість підвищення вихідної потужності і розширення діапазону частот генерації в ГДВ з дифракційної гратами у вигляді неоднорідної ланцюжка повязаних півхвильових резонаторів (ЦСР) міліметрового діапазону (70-92 ГГц)

I                                       Введення

Для підвищення вихідної потужності ГДВ перспективно використовувати дифракційні грати типу ЦСР [1-3] В роботі [1] досліджуються ГДВ (ЦСР) з однорідною ланцюжком повязаних прямокутних ХВИЛЕВОДНИХ резонаторів, яка утворюється двома поверненими один до одного чверть хвильовими відбивними дифракційними гратами («гребінками»), розділеними тонким Δ каналом ДЛЯ пропускання електронного потоку (ЕП) порівняно з класичними ГДВ (з одного чверть хвильової гратами [2]) вихідна потужність в ГДВ (ЦСР) на окремих частотах збільшується більш ніж в два рази, однак цей генератор має вузький діапазон частот генерації Тому актуальним завданням ДЛЯ ГДВ (ЦСР) є дослідження можливостей збільшення діапазону частот генерації із збереженням високих значень вихідної потужності Передбачається, що це завдання можна вирішити шляхом зміни параметрів окремих резонаторів в ЦСР (неоднорідна решітка типу ЦСР) В роботі [3] досліджується ГДВ (ЦСР) восьми міліметрового діапазону з неоднорідною дифракційної решітки, яка утворюється при плавному звуженні каналу Δ в напрямку руху ЕП (в результаті змінюється коефіцієнт ЗВЯЗКУ, геометричні параметри і частота окремих резонаторів решітки) виявлено зменшення пускового струму, збільшення вихідної ПОТУЖНОСТІ І ряд інших явищ, але не досить повно вивчений діапазону частот генерації

У даній роботі показано, що застосування в ГДВ (ЦСР) неоднорідною решітки зі збіжним каналом Δ дозволяє не тільки збільшити вихідну ПОТУЖНІСТЬ, АЛЕ І істотно розширити діапазон частот генерації Дослідження проводяться в чотирьох міліметровому діапазоні довжин хвиль

II                              Основна частина

Створено І досліджений лабораторний макет ГДВ (ЦСР) 4-х мм діапазону довжин хвиль з неоднорідною дифракційної гратами [3] У ГДВ використовується полуконфокальний ЗР з параметрами: верхнє дзеркало – рухоме, має в центрі щілину звязку 0,15 x3, 6 мм (що переходить в стандартний хвилевід перетином 1,8 x36 мм), радіус кривизни дзеркала R = 110mm, діаметр апертури 27 мм зі зрізом сегментів ДО 24 мм В напрямку руху електронного потоку нижнє дзеркало – плоске (розміри – 27×24 мм ^) У центрі дзеркала в спеціальному пазі розміщується дифракційна решітки типу ЦСР (зі збіжним каналом А для стрічкового ЕП (розміри каналу: Δι = 0,16 мм – СО боку гармати Δ2 = 0,08 μμ – з боку колектора) . Використовується тонкий електронний ПОТІК перетином 0,12 хЗ, 8мм ^, який рухається в поздовжньому фокусуючому магнітостатіческого поле, створюваним електромагнітом

Досліджено енергетичні та частотні характеристики генератора Встановлено, що ГДВ (ЦСР) з однорідною гратами (Δι = Δ2 = 0,16 μμ) працює у вузькому діапазоні частот (72-76) ГГц з максимальною вихідною потужністю ДО 10Вт При постійному значенні Δι І зменшенні Δ2 в просторі взаємодії ГДВ утворюється неоднорідна ЦСР (зі сходяться каналом Δ), при цьому спостерігається збільшення вихідної потужності І розширення діапазону частот генерації Зокрема, на мал1 показаний спектр частот досліджуваного ГДВ (ЦСР) з неоднорідною гратами (Δι = 0,16 μμ Δ2 = 0,08 μμ), який збуджується У генераторі при зміні відстані між дзеркалами ОР і прискорює напруги (комбінована перебудова частоти ГДВ) У ЗР генератора переважно збуджується два типи коливання – основний ТЕМооз (з одним плямою поля на гратах) і вищий тип коливання ТЕМюз (дві плями ПОЛЯ на решітці) Генератор працює в широкому діапазоні частот (70 – 92) ГГц при зміні прискорює напруги від 2,8 кВ до 4,5 кВ, де явно виділяється дві смуги частот: основна – (70 – 79) ГГц І короткохвильова частина спектра – (85-92) ГГц В області основної смуги у вузькому діапазоні частот (72-76) ГГц працює ГДВ (ЦСР) з однорідною гратами (Δι = Δ2 = 0,16 μμ), проте в діапазоні частот між смугами (80-84ГГц) генератор має підвищене значення пускового струму

Рис 1 Комбінована перебудова частоти ГДВ (ЦСР) з неоднорідною дифракційної гратами

Fig 1 Combined frequency tuning of DRO (CCR) with non-uniform diffraction grating

Досліджено вплив фокусирующего магнітного ПОЛЯ І величини електронного струму на вихідну ПОТУЖНІСТЬ ГДВ (ЦСР) з неоднорідною гратами залежності мають такий же вигляд, як і в роботі [3] Зокрема, на мал2а, 6 показані залежності вихідної потужності генератора від магнітного поля у випадках збудження в резонаторі: а – основного типу коливання (ТЕМооз) при токах / = 72mA та / = ЮОтА

б-вищого типу коливання ТЕМюз, збуджуваного при різних прискорюючих напругах З графіків видно, ЩО стартове значення фокусирующего магнітного поля в генераторі приблизно становить 2,5 кЕ із збільшенням магнітного поля вихідна ПОТУЖНІСТЬ наростає до максимального значення («насичення»), яке досягається при більш високих значеннях магнітного поля, ніж в [3]

Рис 2 Залежності вихідної потужності ГДВ (ЦСР) від магнітного поля у випадках порушення в ОР основного (а) і вищого (б) типів коливання

Fig 2 DRO (OCR) output power vs magnetic field at (a) fundamental and (b) high-order mode excitation

Ha рісЗ показані залежності вихідної потужності генератора від електронного струму при збудженні коливань на частотах f = 75,4 ГГц (крива позначена точками) і f = 73,5 ГГц (хрестики) мінімальне значення пускового струму приблизно становить 30 ППА, а вихідна ПОТУЖНІСТЬ генератора досягає 10 Вт при струмі / = 120-130 ППА

Рис 3 Залежності вихідної потужності ГДВ (ЦСР) від струму для f = 75,4 ГГц (точки) і f = 73,5 ГГц (хрестики)

Fig 3 DRO (OCR) output power vs current at f = 754 GHz (dots) and 735 GHz (crosses)

Встановлено можливість підвищення вихідної ПОТУЖНОСТІ і розширення діапазону частот генерації в ГДВ з неоднорідною дифракційної гратами, утвореної ланцюжком повязаних півхвильових резонаторів зі збіжним каналом для електронного потоку Отримані результати вказують на можливість створення широкосмугових приладів типу ГДВ з підвищеною потужністю вихідного сигналу

IV                          Список літератури

[1] СкриннікБ К, Корнєєнков В К. Досягнення дифракційної електроніки Успіхи сучасної радіоелектроніки, серЕр 2000, № 10, с45-57

[2] Генератори дифракційного випромінювання / Под ред Шес-Топалова В П – Київ, Наук, думка 1991 – 320с

[3] Корнєєнков В К, Цвик І ГДВ з наростаючим полем в просторі взаємодії типу ЦСР В кн: 15-я Междун конференція «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології (КриМіКо 2005), с259-260

EXTENDING OF GENERATION FREQUENCY BANDWIDTH OF THE DRO WITH A CCR-TYPE DIFFRACTION GRATING

V K Korneyenkov, A I Tsvyk The A Ya Usil<ov»s IRE NAS of Ukraine 12, Ak Proskury str, Kharkov, 61085, Ukraine

Abstract – A possibility has been experimentally shown for increasing output power and extending the generation frequency bandwidth of the DRO when the diffraction grating is like a non-uniform chain of coupled millimeter-wave (70- 92 GHz) half-wavelength resonators (CCR)

I                                         Introduction

Although diffraction gratings like a chain of coupled halfwavelength resonators (CCR) are promising for generating DRO output power, BRO (CCR) generation frequency bandwidth is narrow [1-3]

In the present work, a possibility is experimentally shown for substantial extending the DRO (CCR) frequency bandwidth in the case of non-uniform CCR-type diffraction grating Wave modes in the 70-92 GHz generation bandwidth have been obtained and examined

II                                        Main Part

A 4-mm DRO has been prototyped The DRO interaction space is formed by non-uniform chain of waveguide coupled resonators (CCR) including two plane waveguide gratings separated by converging channel In the 70-92 GHz region (see Fig1), high output power in CW mode (Figs2 and 3) has been achieved DRO with uniform CCR grating covers only 72- 76 GHz band

ill Conclusion

A possibility has been experimentally shown for production of broadband DRO (CCR) devices with increased output signal power

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р