Исследование дополнительной моды резонатора на основе профилированного сапфирового диска

Аннотация

Сапфировые диэлектрические резонаторы, используемые в малошумящих автогенераторах СВЧ для повышения добротности колебательной системы, имеют вид гладкого цилиндра или диска внутри соосного металлического экрана. Поскольку высокой добротностью обладают только высшие азимутальные моды резонатора, в окрестности выбранной моды существует множество дополнительных резонансов, способных нарушить нормальную работу генератора. Для разрежения спектра мешающих колебаний резонатора вблизи предписанной частоты было предложено заменить гладкую цилиндрическую стенку резонатора некой периодически профилированной поверхностью. В процессе исследования была обнаружена неизвестная ранее мода, имеющая сопоставимую с плановыми модами добротность. Ее пучности находятся не в «лепестках» сапфирового элемента, как можно было бы ожидать, а примыкают изнутри к вырезанным окружностям. Показано, что новая структура диска позволяет повысить добротность резонатора на модах с более низким азимутальным номером, причем с увеличением азимутального номера наблюдается снижение прироста добротности при переходе от непрофилированного диска к профилированному. Выяснено, что введение профилирования сапфирового элемента позволяет существенно снизить объем резонатора, благодаря уменьшению требуемого экрана радиуса. Можно полагать, что одновременно будет наблюдаться разрежение спектра резонансных частот.