Экспериментальные исследования резонансных частот диафрагм на отрезках запредельных линий
Дюков Сергей Викторович
Кубанский государственный университет

Научный руководитель: Яковенко Николай Андреевич, Доктор технических наук

Представлены результаты рассмотрения распространения электромагнитного излучения в отрезке запредельной линии - диафрагме размерами и длиной L, вставленной в разрез прямоугольного волновода большего сечения . Впервые получены аналитические соотношения для фазовой и групповой скорости распространения волн в отрезке запредельной линии.

, (1)

, (2)

где - отстройка от частоты отсечки, с - скорость света в вакууме.

Фазовый сдвиг коэффициента отражения по напряжению на сочленениях запредельного и незапредельного волноводов вблизи частоты отсечки равен:

(3)

Полученные аналитические соотношения можно использовать для расчетов параметров связи резонансных устройств, созданных на основе запредельных отрезков волноводов.

Предложена оптимальная, с точки зрения широкополосности, малой энергии управления и возможности теплоотвода, резонансная структура на основе прямоугольной диафрагмы малой высоты с помещенным в нее кристаллом . На частотах, близких к частоте отсечки возникают особые условия. Ниже частоты отсечки сверхвысокочастотный сигнал не проходит, на частоте равной или выше частоты отсечки он проходит. То есть получается своего рода колебательный контур на частоте отсечки , добротность которого определяется соотношениями размеров диафрагм, а также точностью их изготовления. Были изучены амплитудно-частотные характеристики ряда тонких диафрагм. На панорамном измерителе Р2-44 было проведено зондирование поля внутри латунной диафрагмы со щелью размерами a=14мм, b=0,7мм и длиной L=0,4 мм. В первом случае зондирование проводилось путем перемещения вдоль щели образца керамики с высоким показателем преломления. Во втором случае в качестве образца выступал ниобат лития. По результатам исследования были построены графики зависимости резонансной частоты от расстояния от края диафрагмы; кривая 1 изображена для керамики, а кривая 2 - для ниобата лития (рис.1).

Помещение диэлектрика в диафрагму понижает резонансную частоту. Из графиков видно, что концентрация напряженности поля в центре диафрагмы существенно выше, чем у края. Значительное понижение резонансной частоты в центре диафрагмы указывает на возможность использования таких резонансных систем в модуляционных устройствах. Одновременно решается и проблема температурной стабильности, так как от кристалла, помещенного в диафрагму, весьма эффективно отводится тепло (диафрагма выполняет роль радиатора). Использование таких резонансных систем видится весьма целесообразным при создании быстродействующих модуляторов оптического излучения.

Рис.1

Список публикаций:

[1] Григорьев А. Д. Электродинамика и техника СВЧ. - М.: Высшая школа, 1990.

[2] Запорожец Г. В. , Запорожец В. В. , Яковенко Н. А. Резонансные частоты диэлектрических фильтров на запредельных линиях // Проблемы физико-математического моделирования. Изд. КубГТУ, 1997, с. 77-82.

(c) АСФ России, 2001