Відкриті резонансні системи з дисперсійними дзеркалами в приладах мм та субмм діапазонів

Детально вивчена та одержала нову інтерпретацію аномалія в розподілі поля та збільшенні добротності сфероешелетного ВР при відхиленні від режиму автоколімації. Встановлено, що в квазіоптиці при великих числах Френеля аномальний розподіл поля та відхилення від режиму автоколімації - наслідок асиметрії подібних коливальних систем. Виявлено, що аномалія прагне до мінімуму по мірі просування в область співвідношень оптики і зменшення асиметрії ВР.

Впроваджено визначення ВР з додатковим обмеженням резонансного простору. Вперше досліджено дисперсійні якості ВР указаного типу. На основі строгого розв'язання неоднорідної задачі збудження ВР з кутовоешелетним дзеркалом (як типового представника резонаторів цього типу) проведено аналіз спектру і класифікацію типів вимушених коливань. Серед них слід визначити, як властиві тільки ВР з обмеженнями, що отримали назву "квазіосновних" типів з концентрацією поля поблизу осі ВР. Отримав пояснення механізм їх формування, що полягає в трансформації хвилеводних хвиль на ступенях деформованого дзеркала та мінімізації дифракційних втрат, зростанню добротності. Другими, типовими для цього ВР коливаннями є ешелет-ешелетні коливання, що виникають в результаті перевідбиття енергії між ешелетами, з яких утворено кутовоешелетне дзеркало.

Доказана можливість збудження Е-поляризованих коливань в кутовоешелетному ВР. Проведена класифікація типів коливань, серед яких слід виділити квазіосновні та зв'язані, як найбільш добротні. Формування квазіосновних забеспечується трансформацією хвилеводних хвиль на ступенях, а зв'язані формуються під впливом неповного автоколімаційного видбиття в -1-шу гармоніку та видбиття в нульову гармоніку, за яким здійснюється зв'язок між сусідніми максимумами поля. Збудження Е-поляризованих коливань має експериментальне підтверження.

Проведено аналіз можливості одночастотного збудження ВР. В ВР з гребінчастою хвилеводною решіткою, встановленою під нахилом до осі, що являється неочевидним технічним рішенням в порівнянні з раніше відомими, експериментально одержані Н- та Е-поляризовані коливання, спектр яких близький до одночастотного в широкому діапазоні частот, що перевершує октаву.

Указані конкретні напрямки синтезу ВР з раніше невідомими електродинамічними властивостями. З використанням проведених в роботі теоретичних та експериментальних досліджень збудження коливань в ВР зі ступенчасто деформованими дзеркалами розроблені багатодзеркальні відкриті коливальні структури, резонатори з двохмасштабними неоднорідностями, характерні розміри яких порівняні з довжиною хвилі або перевищують ії. Визначена можливість синтезу малоапертурних ВР з високо добротними типами коливань та трансформацією імпедансу. Визначена можливість використання цих ВР для дослідження електрофізичних нелінійних та поглинаючих середовищ в мм і субмм діапазонах, що базується на властивості трансформації поля коливань та імпедансів в ВР з додатковим обмеженням резонансного простору.

Розроблено та досліджено ряд КТГ, що працюють в діапазоні ? = 8?1мм, які мають унікальні характеристики, зокрема низький рівень частотних шумів, високу довгочасову та короткочасову стабільність. Досліджені стійкі багаточастотні асинхронні режими генерації та перетворення частот в багатодзеркальних ВР. Обгрунтована перспективність просування розроблених принципів побудови твердотільних джерел в більш короткохвильові діапазони при умові забеспечення нелінійними активними середовищами. Запропоновані та експериментально досліджені прилади з складанням потужності невеликої кількості активних елементів, складання потужностей КТГ з квазіоптичним виводом в зовнішньому просторі, суматори потужності з великою апертурою. Останні дві пропозиції націлені на використання в антенній техніці.

Розглянуто перспективи використання дисперсійних ВР з додатковим обмеженням резонансного простору в вакуумній електроніці мм та субмм діапазону. Вперше проведено експериментальне дослідження ГДВ-оротрона зі сферокутовоешелетним ВР. В порівнянні з традиційним коливальним контуром, запровадження сферокутовоешелетного ВР в потужних резонансних джерелах дає змогу забезпечити високу когерентність та спектральні якості випромінювання.

Одержані в роботі результати мають самостійний характер, вони сприяють подальшому розумінню фізичних процесів збудження коливань в ВР, що мають дисперсійні дзеркала. Виявлено раніше не відомі механізми формування коливань. Оперуючи цими механізмами, можливо синтезувати якісно нові відкриті коливальні системи. Важливо також звернути увагу на перспективність вказаного підходу в строгому аналізі структур з малими апертурами, де строга теорія дифракції хвиль на решітках неприйнятна. В прикладному аспекті результати роботи можливо використовувати в розробці твердотільних та електровакуумних джерел випромінювання, хвилемірів, фільтрів та інших пристроїв мм та субмм діапазонів.

Основні результати дисертації опубліковані в роботах

1. Измерения на миллиметровых и субмиллиметровых волнах. Методы и техника / Валитов Р.А., Дюбко С.Ф., Фисун А.И. и др./ Под ред. Р.А. Валитова и Б.И. Макаренко. -М.: Радиосвязь, 1984. -295 с.

2. Булгаков Б.М., Скресанов В.Н., Фисун А.И., Фурсов А.М. Исследование квазиоптического открытого резонатора с одной или несколькими проводящими пластинами между зеркалами // Радиотехника. Респ. межв. сб. Харьков, 1981, вып.56. -С.21-29.

3. Булгаков Б.М., Фисун А.И., Фурсов А.М. Двухчастотная асинхронная генерация диода Ганна в мм диапазоне волн // Физика и техника мм и субмм волн. Сб. научн. тр. -К.: Наукова думка, 1983. -С.221-226.

4. Булгаков Б.М., Кочин В.Н., Скресанов В.Н., Фисун А.И. Возбуждение длинной прямоугольной канавкой в плоском зеркале полусферического открытого резонатора// Физика и техника мм и субмм волн: Сб. трудов. -К.: Наукова думка, 1983. -С . 44-49.

5. Булгаков Б.М., Скресанов В.Н., Фисун А.И. Исследование открытых резонаторов с прямоугольными неоднородностями на зеркале // Изв. вузов. Радиофизика. -1983. Т. 26, № 4. -С.447-454.

6. Булгаков Б.М., Фисун А.И., Фурсов А.М. Двухчастотная асинхронная устойчивая генерация диода Ганна в открытой резонансной системе// Изв. вузов. Радиоэлектроника. -1983. -Т. 26, № 10. -С.80-82.

7. Булгаков Б.М., Скресанов В.Н., Фисун А.И., Шубный А.И. Энергетические характеристики генератора с квазиоптическим резонатором на диоде Ганна// Электронная техника. Сер. 1. -Электроника СВЧ. -1984, вып. 3(363). -С. 13-19.

8. Булгаков Б.М., Скресанов В.Н., Фисун А.И., Шубный А.И. Селекция продольных низших типов колебаний открытого резонатора миллиметрового диапазона протяженными резонансными неоднородностями// Радиотехника и электроника. -1984. -Т. 29, № 5. -С. 894-900.

9. Булгаков Б.М., Скресанов В.Н., Фисун А.И., Шубный А.И. Исследование квазиоптического смесителя мм диапазона со сложением полей в канавке на зеркале// Распространение и дифракция радиоволн в мм и субмм диапазонах. -К.: Наукова думка, 1984. С. 255-259.

10. Безручко С.М., Подшивалов В.Н., Фисун А.И. Прибор для бесконтактного определения подвижности носителей заряда в полупроводниковых структурах // Электронная промышленность. -1986. -Вып. 3(151). -С.66-67.

11. Булгаков Б.М.. Скресанов В.Н., Фисун А.И., Шубный А.И. Квазиоптический полупроводниковый генератор с радиально-волноводным возбуждением // ПТЭ. -1987. -№1. -С. 114-116.

12. Белоус О.И., Булгаков Б.М., Фисун А.И. и др. Квазиоптический генератор Ганна с увеличенным диапазоном перестройки частоты // ПТЭ. -1988. -№1. -С. 125-127.

13. Архипов А.В., Белоус О.И., Булгаков Б.М., Фисун А.И. Возбуждение открытого резонатора с уголковым эшелеттным зеркалом твердотельным источником СВЧ колебаний // Научное приборостроение в мм и субмм диапазонах. Сб. научн. трудов ИРЭ АН УССР. Харьков, 1988. -С. 37-43.

14. Архипов А.В., Белоус О.И., Булгаков Б.М., Фисун А.И. Квазиоптические генераторы на диодах Ганна и ЛПД с открытым резонатором // ПТЭ. -1991. -№ 3. -С. 106-109.

15. Белоус О.И., Булгаков Б.М., Фисун А.И., Фурсов А.М. Механизм потерь в открытом резонаторе, содержащем фазокорректирующие и дисперсионные элементы // Письма в ЖТФ. -1992. -Т. 18, вып. 4. -С. 46-52.

16. Белоус О.И., Кириленко .А., Ткаченко В.И., Фисун А.И. Возбуждение ленточного открытого резонатора плоским волноводом // Изв. вузов. Радиофизика. -1994. -№ 3. -С. 300-314.

17. Белоус О.И., Кириленко А.А., Фисун А.И. и др. Генератор дифракционного излучения со сфероуголковоэшелеттным открытым резонатором // Изв. вузов. Радиоэлектроника. -1995. -№11. -С. 3-13.

18. Белоус О.И., Фисун А.И. Е-поляризованные колебания в открытом резонаторе с эшелеттным зеркалом // Письма в ЖТФ. -1996. -Т. 2, вып. 2. -С. 81-86.

19. Ткаченко В.И., Фисун А.И. Моделирование собственных колебаний уголковоэшелеттного ОР // Радиофизика и электроника : Сб. научн. тр. ИРЭ НАН Украины. -Харьков. -1996. -№ 1. -С. 17-23.

20. Белоус О.И., Кириленко А.А.. Ткаченко В.И., Фисун А.И. Механизм формирования высокодобротных колебаний в дисперсионных открытых резонаторах // Изв. вузов. Радиоэлектроника. -1997. -№2. -С. 75-80.

21. Belous O.I., Fisun A.I., Kirilenko A.A. etc. Reserch on Orotron Oscillator with Dispersive Open Resonant System // IJIR&MMW. -1997. -V. 18, No 2. -P.78-95.

22. Fisun A.I. Millimeter wave band open resonators with additional restriction of resonant space // IJIR&MMW. -1997. -V. 8, No 12. -P. 2198-2212.

23. Фисун А.И. Высокодобротные резонансы в открытых резонаторах с частично ограниченной областью // ДАН Украины. Серия Физика. -1997. -№ 12. -С. 97-102.

24. Fisun A.I. Monofrequency Excitation of Open Resonator with Inclined Comb Grating // IJIR&MMW. -1997. -No 6. -P. 1152-1164.

25. Fisun A.I. Method for analysis of Open Resonators with Step-Like Deformation of Mirrors // Electron. Lett. -1998. -V. 34, -No 2. -P. 192-193.

26. Белоус О.И., Кириленко А.А., Фисун А.И. Квазиоодночастотные спектры открытого резонатора с гребенчатой решеткой // Изв. вузов. Радиоэлектроника. -1998. -Т. 41, №4. -С. 8-13.

27. Фисун А.И. Конструктивный синтез дисперсионных колебательных систем квазиоптических источников волн КВЧ-диапазона // ЭВ&ЭС. -1998. -Т. 3, -№1. -С. 67-76.

28. O.I. Belous and A.I. Fisun. Long-term Frequency Stabilization of Quasi-Optical Solid-State UHF -oscillators. Electromagnetic Waves&Electronic System. -1998. -V. 3, no 4. -P. 56-59.

29. Фисун А.И., Белоус О.И. Квазиоптические твердотельные источники излучения. Принципы построения, тенденции развития и перспективы приложения // З.Р. Успехи современной радиоэлектроники. -1999, -№ 4. -С. 41-64.

30. А.С. 944071 СССР. Преобразователь частоты / Б.М. Булгаков, В.Н. Скресанов, А.И. Фисун, А.М. Фурсов. -Опубл. 15.12.80, Бюл. № 26.

31. А.С. 1060085 СССР. Полупроводниковый генератор / Б.М. Булгаков, А.И. Бородкин, А.И. Фисун, А.М. Фурсов. -Опубл. 1982, Бюл. № 43.

32. А.С. 1107270 СССР. Преобразователь СВЧ / Б.М. Булгаков, В.Н. Кочин, В.Н. Скресанов, А.И. Фисун. -Опубл. 15.08.84, Бюл. № 29.

33. А.С. 1329384 СССР. Квазиоптический волномер / Б.М.Булгаков, Гершун В,И., Козлов В.С., Скресанов В.Н., А.И.Фисун. - Зарегистр. 08.04.1987.

34. А.С. 1352409 СССР. Устройство для визуализации электромагнитных полей в открытом резонаторе / Б.М. Булгаков, Ю.И. Леонов, А.И. Фисун, А.М. Фурсов. Опубл. 15.11.87, Бюл. № 42.

35. А.С. 1370712 СССР, МКИ НО3В. Генератор / О.И. Белоус, Б.М. Булгаков, В.И. Епишин, А.И. Фисун; Заявлено 17.04.85; Опубл. 1988, Бюл. № 4.

36. А.С. 1309870 СССР. Генератор СВЧ / О.И. Белоус, Б.М. Булгаков, А.И. Фисун, А.М. Фурсов. -Опубл. 1989, Бюл. № 3. -2 с.

37. А.С. 1540616 СССР. Генератор / А.В. Архипов, О.И. Белоус, А.И. Фисун и др. Опубл. 1991, Бюл. №2 .

38. А.с. 1612846 СССР. Генератор дифракционного излучения / В.К. Корнеенков, В.К. Мирошниченко, А.И. Фисун, А.И. Фурсов. -Опубл. 1992, Бюл. № 27.

Размещено на Allbest.ru