Мікрохвильовий резонатор

Мікрохвильовий резонатор, що містить діелектричний диск, який відрізняється тим, що на боковій поверхні диска розміщена періодична система металевих стрічок, паралельних осі діелектричного диска, причому період нанесення металевих стрічок 2 R p , q де: R - радіус диска, q - кількість періодів, а ширина металевих стрічок b p, 0,3 - коефіцієнт заповнення. де (19) (21) a200908683 (22) 18.08.2009 (24) 25.05.2010 (46) 25.05.2010, Бюл.№ 10, 2010 р. (72) БІЛОУС ОЛЕГ ІГОРОВИЧ, СУХОРУЧКО ОЛЕГ МИКОЛАЙОВИЧ, ФІСУН АНАТОЛІЙ ІВАНОВИЧ (73) ІНСТИТУТ РАДІОФІЗИКИ ТА ЕЛЕКТРОНІКИ ІМ. О.Я. УСИКОВА НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) SU 1048964 A, H01P7/10, публ. 23.04.1985. SU 1285549 А1 H01P7/10, публ. 23.01.1987. US 4992763, H01P7/08, H01P7/10, публ. 12.02.1991. 3 Банков С.Е. // СССР, А.с. 1048964, опубл. в Б.И. №15, с.215, УДК 621.372.413.]. Відстань між сусідніми стержнями кратна половині довжини хвилі в діелектрику d. Розміщуючи металеві стержні в місцях, де знаходяться пучності поля, добиваються пригнічення того чи іншого типу азимутальних коливань. Пригнічення коливань відбувається за рахунок розсіювання електромагнітної енергії на стержнях, які виконують роль неоднорідностей (збурюючих елементів). В залежності від азимутального числа, за яким азимутальні типи коливань відрізняються один від одного, вузли і пучності поля зміщуються по азимутальній координаті. В результаті умови резонансу виконуються тільки для тих типів, для яких збурення мінімальне. Суттєвими недоліками розглянутого НВЧ резонатора є такі: 1. Дія металевих стержнів на електромагнітне поле, що знаходиться за межами дискового резонатора, є малоефективною за рахунок того, що зовнішня компонента поля експоненціально затухає в залежності від радіальної координати. 2. Як і в класичному дисковому резонаторі, в розглянутому НВЧ резонаторі зберігається компонента поля поза межами диска, що ускладнює умови використання НВЧ резонатора внаслідок впливу на інші елементи мікрохвильової схеми. 3. Кріплення системи металевих стержнів поза межами діелектричного диска ускладнює конструкцію резонатора. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити мікрохвильовий резонатор шляхом виділення хвилі заданої частоти з усього спектру власних частот діелектричного резонатора, що забезпечить підвищення рівня селекції типів азимутальних коливань при збереженні високої добротності та спрощення конструкції мікрохвильового резонатора. Поставлена задача вирішується тим, що у мікрохвильовому резонаторі з діелектричним диском, згідно з винаходом, на боковій поверхні диска розміщена періодична система металевих стрічок, паралельних осі діелектричного диска, причому, період нанесення металевих стрічок p=2 R/q, де R - радіус диска, q - кількість періодів на боковій поверхні диска, а ширина металевих стрічок b= p, де 0,3 - коефіцієнт заповнення. Суть винаходу пояснюється ілюстраціями. На Фіг.1 показана конструкція мікрохвильового резонатора. На Фіг.2 зображено спектри резонатора без ґраток (а) та з дифракційною ґраткою (б). На Фіг.3 показано спектр, одержаний експериментально. Мікрохвильовий резонатор містить в собі діелектричний диск 1, на якому розміщена система паралельних осі резонатора металевих стрічок 2 з періодом p та шириною стрічок b. Чисельне моделювання та експериментальне дослідження вказують на оптимальне співвідношення між шириною стрічки b та періодом p ґратки b=0,3p. У випадку збільшення ширини металевих стрічок (b 0,3p) зменшується коефіцієнт зв'язку резонатора зі збуджуючим хвилеводом; а при звуженні ширини металевих стрічок (b 0,3p) збільшу 90831 4 ється вірогідність збудження двох і більше частот з азимутальними індексами n 1. На Фіг.2а показано спектр коливань дискового резонатора, одержаний кінцево-різницевим методом у часовій області [Сиренко Ю.К. Моделирование и анализ переходных процессов в открытых периодических, волноводных и компактных резонаторах. - Харьков: "ЭДЭНА", 2003. - 363с.]. З фігури видно, що спектр носить еквідистантний характер. Кожній з резонансних частот відповідає азимутальне число, що відрізняється на одиницю від сусідньої. На Фіг. 2б показано спектр коливань запропонованого діелектричного дискового резонатора, в якому роль селективного елемента виконують металеві стрічки, нанесені на бокову твірну поверхню. Спектр одержано чисельним моделюванням. Запропонований мікрохвильовий резонатор працює у такий спосіб. Збудження коливань у мікрохвильовому резонаторі можливе різними способами, наприклад діелектричним хвилеводом 3 або за допомогою завуженого кінця прямокутного металевого хвилеводу 4. При опроміненні діелектричного хвилеводу4 чи відкритим кінцем прямокутного металевого хвилеводу 3 в диска без металевих стрічок збуджуються високодобротні азимутальні коливання типу "шепочучої галереї". У запропонованому мікрохвильовому резонаторі система металевих стрічок виконує роль напівпрозорої дифракційної ґратки, уздовж якої розповсюджується приповерхнева хвиля, якщо період дифракційної ґратки дорівнює половині довжини хвилі у діелектрику [В.П. Шестопалов, А.А. Кириленко, С.А. Масалов, Ю.К. Сиренко Резонансное рассеяние волн. Т.1 Дифракционные решетки]. Напрямок розповсюдження приповерхневої хвилі співпадає з напрямком розповсюдження енергії хвиль, що формують одне із коливань типу "шепочучої галереї". Всі інші висвітлюються за рахунок дифракції під різними кутами, що залежать від довжини хвилі і в формуванні спектра запропонованого резонатора участі не приймають. Запропонований мікрохвильовий резонатор було виготовлено із фторопласту з наступними параметрами: діаметр диска дорівнює 214мм, висота - 20мм, період розташування металевих стрічок на боковій твірній поверхні - 15,3мм, ширина металевих стрічок - 4,6мм. Діелектрична стала матеріалу диска становить =2,06. На Фіг.3 представлено спектр коливань мікрохвильового резонатора, одержаний експериментально в інтервалі частот f=7,8 12,5ГГц. Пригнічення сусідніх типів коливань у робочому діапазоні становить не менш ніж 24дБ при умові збудження лише одного типу коливань у широкому діапазоні довжин хвиль Немає ніяких обмежень на виготовлення запропонованого мікрохвильового резонатора із діелектриків з більшою величиною діелектричної проникності та нанесенням системи металевих стрічок методами сучасної технології та використанням запропонованого мікрохвильового резонатора в інших ділянках мікрохвильового діапазону довжин хвиль. 5 90831 6 7 90831 8 9 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 90831 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601