ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2023. №11
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.11.29
УДК: 621.372.413, 537.876.4
Изучение принципов построения
широкополосной колебательной
СВЧ системы на примере резонатора Фабри-Перо
М.Ю. Захарченко, Ю.Ф. Захарченко
ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, Саратовский филиал
410019, Саратов, ул. Зеленая, д. 38
Статья поступила в редакцию 29 ноября 2023 г.
Аннотация. Конструкции клистронов с 2 – 4 резонаторами обеспечивают большой КПД и высокий коэффициент усиления, но полоса усиливаемых частот составляет 0,1… 0,5 % из-за применения резонаторов с большой добротностью. Известный метод расширения полосы усиливаемых частот в сантиметровом диапазоне до 7…12 % и в миллиметровом до 1…2 % заключается в отстройке резонансной частоты промежуточных резонаторов на несколько процентов от центральной частоты. Но в этом случае требуется использовать 10…12 резонаторов. В работе изучается возможность построения фазовращателя с отрицательной фазочастотной характеристикой для расширения полосы пропускания резонатора. В качестве фазовращателя исследуется система в виде металлической пленки на поверхности слоя полупроводника. Показано, что в миллиметровом диапазоне волн при отражении плоской электромагнитной волны от поверхности полупроводника фазочастотная характеристика входного сопротивления системы состоит из цепочки частотных интервалов с переходами от положительной характеристики к отрицательной характеристике и наоборот. Рассматривается применение фазовращателя в многослойном резонаторе типа Фабри-Перо. Показана возможность расширения в 2 – 4 раза резонансной полосы длин волн Δl/l0 при усилении в 10 – 20 раз электрического поля во внутреннем слое W резонатора (Dl/l0 соответствует 0.707 max |G (l0)|, где G(l) – функция усиления поля, l0 – резонансная длина волны). Увеличение проводимости полупроводника sF приводит к преобразованию амплитудно-частотной характеристики G(l) с двумя максимумами к форме с одним максимумом с переходом через плоскую вершину. При этом значение max |G(l0)| уменьшается, а Dl/l0 увеличивается. Для случая, когда характеристика функции G(l) имеет плоскую вершину, увеличение волнового сопротивления слоя W при одновременном уменьшении sF и выборе оптимальной толщины слоя W приводит к увеличению max |G (l0)|. Но значение Dl/l0 уменьшается.
Ключевые слова: резонатор, фазовращатель с отрицательной фазочастотной характеристикой, полупроводник.
Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного задания Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН.
Автор для переписки: Захарченко Юрий Федорович, zaharchenko201146@mail.ru
Литература
1. Кулешов В. Н., Удалов Н. Н., Богучаев В. М. и др. Генерирование колебаний и формирование радиосигналов. – М.: МЭИ, 2008. – 416 с.
2. Клемпитт Л. Мощные электровакуумные приборы СВЧ. Пер. с англ. / Л. Клемпитт. – М.: Мир, 1974. – 134 с.
3. А. В. Ляшенко, В. П. Ерёмен, А. И. Тореев. Усилительные приборы типа О миллиметрового диапазона. // Прикладная физика, № 5, 2009, с. 119 – 132.
4. Канавец В. И. Нелинейные процессы в мощных многорезонаторных клистронах и оптимизация их параметров (в сборнике. III зимней школы-семинара инженеров. Кн. 7) / В. И. Канавец, В. М. Лопухин, А. Н. Сандалов. – Саратов: изд. Саратовского ун-та, 1974. – С. 243 - 245.
5. Канавец В. И. О получении высоких КПД в мощных широкополосных клистронах (в сборнике VI Всесоюзного семинара «Колебательные явления в потоках заряженных частиц»). / В. И. Канавец, А. Н. Сандалов, А. И. Слепков. – Л.: изд-во СЗПИ, 1978. – С. 6 - 9.
6. Востров М. С., Швец С. В. Широкополосные многолучевые клистроны 2-сантиметрового диапазона на двухзазорных резонаторах. // Электроника и вакуумная техника: приборы и устройства, технология, материалы: Материалы научно-технической конференции молодых специалистов. – Саратов: изд-во Саратовского ун-та, 2004. – 208 с.
7. Каталог фирмы “Varian” Extended Interaction Klystron Selection Guide, 1986.
8. CPI Canada and the millimeter wave klystron (information site). Website: http//www.cpii.com/cmp
9. Брунов Б. Я., Теория электромагнитного поля / Б. Я. Брунов, Л. М. Гольденберг, И. Г. Кляцкин, Л. А. Цейтлин. – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962. – 512 с.
10. Дьяконов В. П. Математика 5.(5.1/5.2) / 6.0.7.0. Полное руководство / В. П. Дьяконов – М.: ДМК Пресс, 2010, - 624 с.
Для цитирования:
Захарченко М.Ю., Захарченко Ю.Ф. Изучение принципов построения широкополосной колебательной СВЧ системы на примере резонатора Фабри-Перо. // Журнал радиоэлектроники. – 2023. – №. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.11.29