Радиационные потери сосредоточенных элементов связи открытых резонаторов

Abstract

Представлены результаты экспериментального исследования радиационных потерь энергии, имеющих место при возбуждении открытого резонатора (ОР) или выводе из него энергии сосредоточенным элементом связи (ЭС). Модифицированы два предложенных ранее метода измерений, один из которых основан на измерении квадратов амплитуд полей в ОР и связанных с ним волноводах (метод баланса мощностей), а другой на измерении импеданса ОР, представленного с помощью эквивалентной схемы замещения (импедансный метод). Обоснована эквивалентная схема ОР, учитывающая прямое излучение ЭС в свободное пространство и излучение из-за рассеяния резонансного поля на ЭС. Исследованы ЭС двух типов, наиболее часто используемых в ОР мм диапазона: отверстие в диафрагме на зеркале и зауженный открытый конец волновода (щель) на зеркале. Приведены результаты измерений отдельных составляющих радиационных потерь и их влияние на эффективность возбуждения ОР и вывода энергии из ОР. Выявлены факторы, приводящие к снижению эффективности возбуждения ОР. Дана сравнительная характеристика ЭС двух типов, показано, что ЭС в виде щелей в целом имеют более высокую эффективность, чем ЭС в виде отверстий.

The results of experimental investigation of the radiation losses that take place under the open resonator excitation or energy output process are presented. Two methods of measurements were modified and used for investigations. One of them is based on the power measurements in open resonator and coupling waveguides (the method of power balance). The second method is based on the measurement of the resonator impedance and on the presentation of open resonator by equivalent circuit (the impedance method). The equivalent circuit which take into account the direct radiation of coupling element to free space and scattering of the resonant field by the coupling element was substantiated. Two types of coupling elements have been studied: the hole in the thin metal wall on the surface of the mirror which is connected to the rectangular waveguide and the narrow slot on the mirror surface which is smoothly transformed to rectangular waveguide. The reasons which decrease excitation efficiency and power output efficiency of open resonator have been found. Comparison of the characteristics of different coupling elements has been done. It has been shown that slot coupling elements are more effective generally, than hole coupling elements.

Подано результати експериментального дослідження радіаційних втрат енергії, які мають місце при збудженні відкритого резонатора (ВР) або виведенні з нього енергії зосередженим елементом зв’язку (ЕЗ). Модифіковано запропоновані раніше два методи вимірювань, один з яких оснований на вимірюванні квадратів амплітуд полів у ВР та зв’язаних з ним хвилеводах (метод балансу потужностей), а другий на вимірюванні імпедансу ВР, який представлено за допомогою еквівалентної схеми заміщення (імпедансний метод). Обґрунтовано еквівалентну схему ВР, яка враховує пряме випромінювання ЕЗ у вільний простір та випромінювання через розсіювання резонансного поля на ЕЗ. Досліджено ЕЗ двох типів, які найбільш часто використовують у ВР мм діапазону: отвір у діафрагмі на дзеркалі та звужений відкритий кінець хвилеводу (щілина) на дзеркалі. Приведено результати вимірювань окремих складових радіаційних втрат та їх вплив на ефективність збудження ВР та виведення енергії з ВР. Виявлено фактори, які спричиняють зниження ефективності збудження ВР. Зроблено порівняльну характеристику ЕЗ двох типів, показано, що ЕЗ у вигляді щілин в цілому мають більш високу ефективність, ніж ЕЗ у вигляді отворів.