Конструкция резонатора. 
Моделирование электродинамических параметров многомодового двухзазорного резонатора для миниатюрных многолучевых приборов клистронного типа

На рис. 1. представлена конструкция исследуемого резонатора, характерные размеры которого приведены в табл. 1.

Рис. 1 Конструкция исследуемого резонатора

Двухзазорный резонатор состоит из корпуса 1, центральной втулки 2 с пролетными каналами для прохождения электронного потока 3, которая закреплена на диэлектрической подложке 4. Центральная втулка 2 электрически соединена с корпусом резонатора 1 посредством спиральных полосковых проводников 5, расположенных на диэлектрической подложке 4 с обеих сторон и образующих полуволновую симметричную полосковую резонансную линию.

Таблица 1 Основные параметры двухзазорного резонатора

Расчет полуволновой конструкции многолучевого многочастотного резонатора

В последнее время для анализа трехмерных СВЧ структур все чаще используются программы электродинамического моделирования [8−10], среди них одно из лидирующих мест занимает программа High Frequency System Simulator (HFSS) компании AnSoft.

В результате проведенного трехмерного моделирования были исследованы электродинамические свойства резонатора на основном и первом высшем видах колебаний. Картины полей противофазного (ТЕМ) и синфазного (Е010) видов колебаний в зазорах исследуемого резонатора изображены на рис. 2.

В процессе моделирования производился расчет полуволновой конструкции резонатора при фиксированном значении диаметра резонатора D=60 (мм), с варьируемыми значениями отношения длины зазора к радиусу пролетного канала d/a и угла полоскового элемента б, при заданной величине относительной диэлектрической проницаемости подложки е=2,5.

Рис. 2 Картины полей: а — противофазный (ТЕМ) вид колебаний; б — синфазный (Е010) вид колебаний

На рис. 3 представлен график зависимостей противофазного f1 и синфазного f2/2 видов колебаний, при разных значениях отношения длины зазора к радиусу пролетного канала d/a, от угла поворота спирального полоскового элемента б. График наглядно показывает, что изменением длины полоскового элемента (т.е. изменением угла б) можно изменять частоту противофазного вида колебаний практически независимо от синфазного, добиваясь тем самым желаемой настройки частот резонатора. Это условие позволяет создавать резонаторы, работающие в двухмодовом режиме. На графике кратность выражена пересечением противофазного и синфазного видов колебаний.

Рис. 3 Зависимости частот противофазного f1 (сплошная линия) и синфазного f2/2 (пунктирная линия) видов колебаний, при разных значениях отношения длины зазора к радиусу пролетного канала d/a, от угла поворота спирального проводника

На рис. 4 показан график зависимости отношения частот противофазного f1 и синфазного f2 видов колебаний от угла поворота спирального проводника б. Пунктирными линиями показаны точки с кратностью частот 2.

Рис. 4 Расчетные зависимости отношения частот синфазного и противофазного типов колебаний от угла поворота спирального проводника