Архипов А в, Білоус о І, Кузьмичов І К, Тищенко А С Інститут радіофізики та електроніки ім А Я Усикова НАН України вул Ак Проскури, 12, м Харків, 61085, Україна тел / 057/720-33-08, e-mail: obel@irekharkov иа

Анотація – Описано та проаналізовано відкритий резонатор, навантажений на відрізок надрозмірні коаксіального хвилеводу Резонатор може бути використаний як коливальні системи твердотільних генераторів міліметрового діапазону довжин хвиль

I Введення

в даний час відкриті резонатори (ОР) широко використовуються як електродинамічних систем твердотільних генераторів міліметрового діапазону довжин хвиль [1] Застосування коливальної системи на базі ЗР дозволяє поліпшити спектральні характеристики сигналів і істотно полегшити підсумовування потужностей окремих активних елементів Разом з тим, при розробці твердотільних генераторів необхідно вирішувати завдання узгодження власного коливання відкритої резонансної системи з випромінюванням активного нелінійного елемента, розташованого в обсязі ОР Але наявність додаткових елементів в ОР призводить до зростання втрат і, як наслідок, зниження добротності такою резонансною системи Винос напівпровідникового діода з обсягу ЗР є перспективним напрямком при розробці твердотільних генераторів міліметрового діапазону довжин хвиль При цьому досить просто забезпечується підведення живлення, хоча питання узгодження полів активного елемента і резонатора залишається відкритим

Тому метою даної роботи є аналіз ОР, навантаженого на відрізок коаксіального хвилеводу, який може бути використаний як електродинамічної системи твердотільного генератора

II Основна частина

Для оцінки ефективності збудження коливання ТЕМщ в полусімметрічном ЗР за допомогою коаксіального хвилеводу, розташованого в центрі ПЛЕСКАТОГО відбивача, скористаємося формулою, отриманої за аналогією з [2]:

де) – Радіус плями поля

нижчого коливання на плоскому дзеркалі ЗР

(Вставка на рис 1)

Результати розрахунку представлені на рис 1, де наведено залежності η οι до для трьох значень

χ \ χ = \ 5 (крива 1) χ = ΑΑΑ \ (крива 2) і χ = \ ^ (крива 3) Максимальна величина 77 = 0712 досягається при χ = ΑΑΑ \ і до ОР1 = 0399 (крива 2) Якщо ж розміри коаксіального хвилеводу обрані з умов 36 < ; if <5.8 і 0.328 < ^ < 0.463, то ефек

ність збудження досліджуваного коливання зменшиться несуттєво і в усьому діапазоні зміни χ буде не нижче 07

до

Рис 1 Залежності п (к) для різних значень параметра х і амплітудне розподіл робочого коливання ЗР і хвилі ТИМ в надрозмірні коаксіальному хвилеводі, розташованому в центрі плоского дзеркала резонатора (на вставці)

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

Експериментально досліджувався полусіммет-ковий OP восьмиміліметрову діапазону довжин хвиль На сферичному відбивачі симетрично щодо площини, що проходить через вісь резонатора, розташовані два щілинних елемента звязку, призначені для введення і виведення сигналу Відстань, на якому розташовані елементи звязку симетрично щодо центру сферичного дзеркала, визначається максимальним значенням напруженості електричного поля коливання TEMq ^ 25 дзеркалі У цьому випадку ефек

ність збудження коливання ТИМ ^ ^ 2З в ОР повинна

бути максимальною Оскільки завдання електродинаміки володіють принципом взаємності, то ми розглядаємо збудження хвилі ТИМ в коаксіальному хвилеводі За допомогою коливання ТИМ ^ ^ ^ ОР

На рис 2 наведено спектр ЗР, у якого в центрі ПЛЕСКАТОГО дзеркала розташований відрізок коаксіального хвилеводу З малюнка видно, що в усьому

діапазоні перебудови f = 29 ^ 38 ГГц в резонаторі заданої геометрії існує тільки один тип коливань Тут же на вставці наведено розподіл поля досліджуваного коливання При порушенні у відрізку коаксіального хвилеводу хвилі

ТИМ і при випромінюванні її назад в обсяг резонатора за рахунок відбиття від поршня, коливання TEMq ^ 25 повинно було перетворитися у коливання 7EMqj25 з круговою симетрією Однак, на

практиці відбулося лише часткове перетворення Це можна пояснити, мабуть, не ідеальною юстировкой дзеркал резонатора і центрального провідника відрізка коаксіального хвилеводу

Рис 2 Спектр ЗР з відрізком надрозмірні коаксіального хвилеводу в центрі плоского дзеркала і розподіл поля ΤΕΜοι гз типу коливань (вставка) в такому резонаторі

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                                  Висновок

Проведені дослідження показали перспективність застосування ОР з відрізком надрозмірні коаксіального хвилеводу для створення твердотільних генераторів міліметрового діапазону довжин хвиль [3] При цьому навантажена добротність запропонованої електродинамічної системи погіршується всього в 144 рази порівняно з навантаженою добротністю порожнього полусімметрічного 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

Запропонована авторами електродинамічна система для твердотільних генераторів буде, мабуть, перспективна і в короткохвильовій частині міліметрового діапазону, коли зменшуються всі геометричні розміри елементів кріплення діода

[1] л і Фісун, О І Білоус Квазіоптичні твердотільні джерела випромінювання: принципи побудови, тенденції розвитку та перспективи застосування / / Зарубіжна радіоелектроніка Успіхи сучасної радіоелектроніки -1999 – № 4 -С 41-64

[2] І К Кузьмічов Узгодження квазіоптичних відкритих резонаторів з хвилеводної лінією передачі / / Изв вузів Радіофізика -2000 -Т43 – № 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@irekharkovua

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 Fig1

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

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