CC BY
9
При \J; = 1 эти кривые отражают зависимость относительного уровня спектральных составляющих двухдиидного генератора с последовательным включением диодов и однодиодного генератора от амплитуды колебаний, и совпадают со спектральными характеристиками для однодиодного СВЧ-генератора на ЛПД, привеленными в работе 111.
Проведенный анализ автоколебательных систем двухдиодных СВЧ генераторов на ЛПД позволяет утверждать, что для уменьшения уровня высших гармоник автоколебаний необходимо проектировать генераторы по схеме со встречно-последовательным включением двух одинаковых диодов.
1. Белокопытов Р. Н. Применение фа jobo-импульсного метода для расчета автогенератора на лавинно-лролетном диоде.— Полупроводников, приборы и их применение, 1968, вып. 20, с. 382. 2. Самойло К. А. Метод анализа колебательных систем второго порядка. М.: Со» радио, 1976, с. 54—69. 3. Тагер А■ С., ВальО-Перлов В. М. Лавинно-пролетные диоды и их применение в технике СВЧ. М.: Сов радио, 1968, с. 207—243.
Поступила в редколлегию 24.09.82
УДК 621.372.852.5
М. А. СТАРКОВ, мл. науч. сотр.
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КУБ С ИМПЕДАНСНЫМИ ГРАНИЧНЫМИ УСЛОВИЯМИ
Как указывается в работе 121, использование граничных условий типа магнитная стенка в теории открытых диэлектрических резонаторов (ОДР) может приводить к существенным ошибкам в определении собственных резонансных частот. Различные модели, учитывающие «просачивание» поля через ограничивающие резонатор поверхности, также не всегда дают верные результаты, поскольку в этих случаях не принимается во внимание влияние полей в угловых областях Поэтому представляет ингерео использование реальных граничных условий на поверхности тел, для которых имеется строгое решение. К числу таких резонаторов относится диэлектрическая сфера, граничные условия для которой (цосящие в общем елучае импе-дансный характер) могут быть представлены (о учетом работы 13]) в виде
_ 1 Г
... ~ i I ш.
ЦЦо
п
~ka
(1)
для магнитных типов колебаний Нп0т Производя замены Н Е, —ке0, нетрудно получить аналогичное выражение для электрических колебаний Еп0г . Значения резонансного параметра ка находят при решении характеристических уравнений Ш
VI
(ka)
1/i
in-I (ka>
in Ш
n Та
nn (ft0a) n,
(ДЛЯ H
no r>
--kjT (ДЛЯ Я"0г)
(2) (3)
где jn (ka), пп (k0a) —сферические функции Риккати—Бесселя; k — = V ek0-, k0 — волновое число в свободном пространстве; е, ц — относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости образца.
Рассмотрим собственные колебания диэлектрического резонатора в форме куба (о ребром I), описывающим диэлектрическую сферу радиуса а — I!2. Используя решение волнового уравнения в прямоугольных координатах, для магнитных типов колебаний запишем отношения тангенциальных составляющих поля в общих точках поверхностей двух тел
я (//2,0,0) X? + xl_ctgXx//2;
Ey(lJ 2,0,0) Hz (0, и2, 0)
ЕЛ0. '/2,0)
'wHHoX
У
Нх (0, 0, 1/2) Еу (0, 0. 1/2)
Ни (0, 0, 1/2) ЕЛО.0.1/2)
1г
tgyz//2,
где 1х> %у> У-х — искомые волновые числа, причем А* = ее0[х0со = + + X; + "X.;. Выражения для электрических типов колебаний имеют аналогичный вид.
В рассматриваемых точках поверхности диэлектрического куба составляющие поля испытывают наименьшее возмущение по отношению к аналогичным составляющим сферического резонатора. Поэтому с учетом симметрии рассматриваемых колебаний (хх = Ту ~ %) и полагая
е (X 250 150 100 80 ' 40
ко 3,142 3,130 3,122 3,113 3,106 3,078
Х'/2 1,803 1,795 1,790 1,784 1,780 1,762
1,1/2 0,810 0,798 0,790 0,781 0,774 0,743
V/2 2,675 2,661 2,652 2,641 2,634 2,600
На
//,(//2,0.0) ' Еу (И2,0,0)
Н (0, 1/2, 0) Н (0, о, 1/2)
Ех (0, 1/2, 0) Ее (0.0. 1/2) '
нетрудно получить систему уравнений, определяющую волновые числа в кубическом ОДР
Т/а*»
-А
X,
.
ctgx//2 =
L
1
«а
I
tgX-'/2
^Х* + xf I ~ ctg xJ/2
/„_ |
Tn~
(4)
1
При этом для четных (по оси г) колебаний в фигурных скобках берется верхнее значение, а для нечетных —нижнее. Таким образом, каждому собственному колебанию диэлектрической сферы ставится в соответствие определенный тип колебания в кубическом резонаторе.
Рассмотрим в качестве примера основной тип в диэлектри-
ческом кубе, которому соответствует колебание Нш в сферическом ОДР. В этом случае система (4) принимает вид
'Ш ctg XII2т_^__ 4-
У 2 (х//2)2 4-(V/2)* kacigka ka
__ML_tgy//2= _*а __L
у2 (х//2)2 + (X 1/2Р г 1 - ka ctg ha '
(5)
Результаты численного решения полученной системы уравнений для ряда значений диэлектрической проницаемости представлены в таблице, где в качестве ka берется первый корень уравнения (2) (при п = 1).
Проведенные исследования показали, что расчетные значения резонансной частоты находятся в пределах погрешности эксперимента, составляющей порядка 1 %.
1. Ильченко М., Е., Старков М. А. Учет внешних полей при вычислении параметров сферического диэлектрического резонатора.— Вестн. Киев, политехн. ин-та. Радиотехника, 1980, вып. 17, с. 24—27. 2. Bladel J. Van. On the resonaces of dielectric resonators of very high permittivity.— IEEE Trans. MTT, 1975, 23, 2, p. 199— 208. 3. Gastine M., Courtois L., Dormann J. L. Electromaqnetic resonances of free dielectric spheres.— IEEE Trans. MTT, 1967, 15, 12, p. 694—700.
Поступила в редколлегию 20.09.82
УДК 621.372.413
А. А. ТРУБИН, мл. науч. сотр.
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗЛУЧЕНИЯ ДИСКОВОГО ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРА
Использование дисковых диэлектрических резонаторов в качестве излучателей антенн СВЧ приводит к задаче исследования характеристик полей волновой зоны этого вида открытых диэлектрических резонаторов (ОДР) в свободном пространстве. Для определения характеристик излучения диаграммы направленности и коэффициента связи ОДР со свободным пространством воспользуемся результатами работы [21, связывающим поле излучения с электромагнитным полем, запасаемым вблизи резонатора на одной из его резонансных частот.
Пусть в дисковом диэлектрическом резонаторе возбуждаются электромагнитные, азимуталыю однородные колебания магнитного вида Н0г1, поле которых в одномодовом приближении можно представить в виде [11. При этом выполнение условия «магнитной стенки» на боковой гоиерхности диска не является обязательным — поле собственных колебаний ОДР определяется методом частичных областей [31. Подставляя выражения для полей собственных колебаний на поверхности ОДР в соотношения работы [21 и интегрируя по замкнутой поверхности резонатора, найдем поле ОДР в волновой зоне, с помощью к оторого определим мощность, излучаемую дисковым диэлектрическим резонатором:
