УДК 621.396.67

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАЦИИ ВТОРОЙ ГАРМОНИКИ В НЕЛИНЕЙНОМ РЕЗОНАТОРЕ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КРИСТАЛЛА

 

С. Е. Банков,  М. Д. Дупленкова, Е. В. Фролова

ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН

Получена 30 августа 2013 г.

 

Аннотация. Исследуется эффект генерации второй гармоники в нелинейном резонаторе, сформированном внутри электромагнитного кристалла, который выполнен в виде периодической решетки металлических цилиндров с нелинейными емкостями, расположенными в плоском волноводе. Рассматривается математическая модель структуры, которая основана на совместном решении линейной граничной задачи для электромагнитного поля и нелинейной задачи для токов и напряжений на нелинейных элементах. Изучены резонаторы с односторонним и двусторонним возбуждением. Показано, что в резонаторе с односторонним возбуждением возможно почти полное преобразование энергии волны основной в энергию волны удвоенной частоты.

Ключевые слова: электромагнитный кристалл, нелинейный электромагнитный кристалл, генерация второй гармоники, собственные колебания, резонансные частоты.

Abstract. Effect of second harmonic generation in non-linear resonator inside electromagnetic crystal formed by an array of metal cylinders with non-linear capacitors located in parallel plate waveguide is investigated. Mathematical model of the structure based on the simultaneous solution of electromagnetic boundary problem and non-linear problem for voltages and currents in non-linear elements is considered. Resonators with single and double-sided excitation are studied. It is shown that in resonator with single-sided excitation energy of wave with dominant frequency may be almost completely transformed in energy of wave with doubled frequency.

Keywords: electromagnetic crystal, nonlinear electromagnetic crystal, second harmonic generation, natural oscillations, resonance frequencies.