THE HIGHER ORDER MODES IN THE OPEN RESONATOR WITH THE SEGMENT OF THE CIRCULAR WAVEGUIDE

Q4 Physics and Astronomy

Radio Physics and Radio Astronomy Pub Date : 2019-09-12 DOI:10.15407/rpra24.03.218

M. Ilchenko, I. Kuzmichev, T. Narytnik, S. Denbnovetsky, A. May

{"title":"THE HIGHER ORDER MODES IN THE OPEN RESONATOR WITH THE SEGMENT OF THE CIRCULAR WAVEGUIDE","authors":"M. Ilchenko, I. Kuzmichev, T. Narytnik, S. Denbnovetsky, A. May","doi":"10.15407/rpra24.03.218","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"УДК 621.375.4 PACS number: 07.57.-c Предмет и цель работы: Исследование эффективности возбуждения волны TE 01 в отрезке круглого волновода, размещенного в центре одного из зеркал открытого резонатора, с помощью высшего колебания TEM 30q (в функциях Эрмита–Гаусса) и вырожденного колебания TEM* 11q . Методы и методология: Для определения эффективности возбуждения волны TE 01 в отрезке круглого волновода с помощью высших колебаний резонатора применяется коэффициент использования площади раскрыва зеркальных антенн. Нагруженные добротности полусферического открытого резонатора и резонатора с отрезком круглого волновода определяются по ширине резонансной кривой на уровне –3 дБ. Результаты: Установлено, что максимальная эффективность возбуждения волны TE 01 в круглом волноводе с помощью колебания TEM 30q составляет 0.121 при относительном значении радиуса круглого волновода, равном 0.993, а с помощью колебания TEM* 11q – 0.242 при том же значении радиуса. Если ограничиться возбуждением рассматриваемой волны с помощью центральной части колебания TEM* 11q , амплитудное распределение поля которой на зеркале открытого резонатора представляет собой два кольца, то максимальная эффективность возбуждения волноводной волны TE 01 вырастет до значения 0.954. Экспериментальные исследования выполнены в двухмиллиметровом диапазоне длин волн. В результате проведенных измерений установлено, что благодаря отрезку круглого волновода, размещенного в центре плоского зеркала, колебание ТЕМ30q преобразуется в колебание TEM* 11q , которое устойчиво существует в резонаторе при его перестройке. При этом наличие отрезка круглого волновода не приводит к уменьшению нагруженной добротности резонансной системы. Заключение: Предложенная в работе квазиоптическая резонансная система может быть использована в качестве высокоэффективного сумматора мощности в субтерагерцевом диапазоне частот. Ключевые слова: открытый резонатор, круглый волновод, эффективность возбуждения, сложение мощностей Статья поступила в редакцию 10.07.2019 Radio phys. radio astron. 2019, 24(3): 218-226 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Агранат M. Б., Ильина И. В., Ситников Д. С. Применение терагерцовой спектроскопии для дистанционного экспресс-анализа газов. Теплофизика высоких температур. 2017. Т. 55, № 6. С. 759–774. DOI: 10.7868/S0040364417060114 2. Hafez H. A., Chai X., Ibrahim A., Mondal S., Ferachou D., Ropagnol X., and Ozaki T. Intense terahertz radiation and their applications. J. Opt. 2016. Vol. 18, No. 9. id. 093004. DOI: 10.1088/2040-8978/18/9/093004 3. Yang Х., Zhao Х., Yang K., Liu Y., Fu W., and Luo Y. Biomedical Applications of Terahertz Spectroscopy and Imaging. Trends Biotechnol. 2016. Vol. 34, No. 10. Р. 810–824. DOI: 10.1016/j.tibtech.2016.04.008 4. Lyubchenko V. E., Yunevich E. O., Kalinin V. I., Kotov V. D., Radchenko D. E., and Telegin S. A. Active microstrip antennas and antenna arrays with field-effect transistors. Radioelectronics. 2015. Vol. 7, No. 1. Р. 3–14. DOI: 10.17725/rensit.2015.07.003 5. Bae J., Aburakawa Y., Kondo H., Tanaka T., and Mizuno K. Millimeter and submillimeter wave quasi-optical oscillator with Gunn diodes. IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 1993. Vol. 41, No. 10. Р. 1851–1855. DOI: 10.1109/22.247932 6. Judaschke R., Hoft M., and Schunemann K. Quasi-optical 150-GHz power combining oscillator. IEEE Microw. Wirel. Compon. Lett. 2005. Vol. 15, No. 5. Р. 300–302. DOI: 10.1109/LMWC.2005.847660 7. Дворников A. А., Уткин Г. М. О сложении мощностей многих автогенераторов. Радиотехника и электроника. 1974. Т. 19, № 3. С. 550–559. 8. Tyagi R. K. and Singh D. Quasi-optical resonator for power combining at W-band. Int. J. Infrared Milli. Waves. 1996. Vol. 17, Is. 2. Р. 385–391. DOI: 10.1007/BF02088161 9. Arkhipov A. V., Belous O. I., Bulgakov B. M., and Fisun A. I. Millimeter wave power combiner based on a halfopen resonator. Int. J. Infrared Milli. Waves. 2002. Vol. 23, Is. 3. P. 507–516. DOI: 10.1023/A:1015054124268 10. Kogelnik H. Coupling and convertion coefficients for optical modes. In: Quasi-Optics. Proceedings of the Sympo-sium on Quasi-Optics. (June 8-12, 1964, New York). Brooklyn, NY: Polytechnic Press, 1964. P. 333–347. 11. Кuzmichev I. K. Quasi-Optical Resonance Systems with Internal Inhomogeneities. Telecommun. Radio Eng. 2009. Vol. 68, No. 4. P. 299–317. DOI: 10.1615/TelecomRadEng.v68.i4.30 12. Menzel R. Photonics: Linear and Nonlinear Interactions of Laser Light and Matter. 2nd Edition, Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2007. 1024 p. ISBN 978-3-540-23160-8 13. Kuzmichev I. K. The probe diameter choosing for the investigation of the field distribution in the small aperture open resonator. Telecommun. Radio Eng. 2002. Vol. 58, No. 7-8. P. 59–63. DOI: 10.1615/TelecomRadEng.v58.i7-8.50","PeriodicalId":33380,"journal":{"name":"Radio Physics and Radio Astronomy","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2019-09-12","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"1","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Radio Physics and Radio Astronomy","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.15407/rpra24.03.218","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"Q4","JCRName":"Physics and Astronomy","Score":null,"Total":0}

引用次数: 1

Abstract

УДК 621.375.4 PACS number: 07.57.-c Предмет и цель работы: Исследование эффективности возбуждения волны TE 01 в отрезке круглого волновода, размещенного в центре одного из зеркал открытого резонатора, с помощью высшего колебания TEM 30q (в функциях Эрмита–Гаусса) и вырожденного колебания TEM* 11q . Методы и методология: Для определения эффективности возбуждения волны TE 01 в отрезке круглого волновода с помощью высших колебаний резонатора применяется коэффициент использования площади раскрыва зеркальных антенн. Нагруженные добротности полусферического открытого резонатора и резонатора с отрезком круглого волновода определяются по ширине резонансной кривой на уровне –3 дБ. Результаты: Установлено, что максимальная эффективность возбуждения волны TE 01 в круглом волноводе с помощью колебания TEM 30q составляет 0.121 при относительном значении радиуса круглого волновода, равном 0.993, а с помощью колебания TEM* 11q – 0.242 при том же значении радиуса. Если ограничиться возбуждением рассматриваемой волны с помощью центральной части колебания TEM* 11q , амплитудное распределение поля которой на зеркале открытого резонатора представляет собой два кольца, то максимальная эффективность возбуждения волноводной волны TE 01 вырастет до значения 0.954. Экспериментальные исследования выполнены в двухмиллиметровом диапазоне длин волн. В результате проведенных измерений установлено, что благодаря отрезку круглого волновода, размещенного в центре плоского зеркала, колебание ТЕМ30q преобразуется в колебание TEM* 11q , которое устойчиво существует в резонаторе при его перестройке. При этом наличие отрезка круглого волновода не приводит к уменьшению нагруженной добротности резонансной системы. Заключение: Предложенная в работе квазиоптическая резонансная система может быть использована в качестве высокоэффективного сумматора мощности в субтерагерцевом диапазоне частот. Ключевые слова: открытый резонатор, круглый волновод, эффективность возбуждения, сложение мощностей Статья поступила в редакцию 10.07.2019 Radio phys. radio astron. 2019, 24(3): 218-226 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Агранат M. Б., Ильина И. В., Ситников Д. С. Применение терагерцовой спектроскопии для дистанционного экспресс-анализа газов. Теплофизика высоких температур. 2017. Т. 55, № 6. С. 759–774. DOI: 10.7868/S0040364417060114 2. Hafez H. A., Chai X., Ibrahim A., Mondal S., Ferachou D., Ropagnol X., and Ozaki T. Intense terahertz radiation and their applications. J. Opt. 2016. Vol. 18, No. 9. id. 093004. DOI: 10.1088/2040-8978/18/9/093004 3. Yang Х., Zhao Х., Yang K., Liu Y., Fu W., and Luo Y. Biomedical Applications of Terahertz Spectroscopy and Imaging. Trends Biotechnol. 2016. Vol. 34, No. 10. Р. 810–824. DOI: 10.1016/j.tibtech.2016.04.008 4. Lyubchenko V. E., Yunevich E. O., Kalinin V. I., Kotov V. D., Radchenko D. E., and Telegin S. A. Active microstrip antennas and antenna arrays with field-effect transistors. Radioelectronics. 2015. Vol. 7, No. 1. Р. 3–14. DOI: 10.17725/rensit.2015.07.003 5. Bae J., Aburakawa Y., Kondo H., Tanaka T., and Mizuno K. Millimeter and submillimeter wave quasi-optical oscillator with Gunn diodes. IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 1993. Vol. 41, No. 10. Р. 1851–1855. DOI: 10.1109/22.247932 6. Judaschke R., Hoft M., and Schunemann K. Quasi-optical 150-GHz power combining oscillator. IEEE Microw. Wirel. Compon. Lett. 2005. Vol. 15, No. 5. Р. 300–302. DOI: 10.1109/LMWC.2005.847660 7. Дворников A. А., Уткин Г. М. О сложении мощностей многих автогенераторов. Радиотехника и электроника. 1974. Т. 19, № 3. С. 550–559. 8. Tyagi R. K. and Singh D. Quasi-optical resonator for power combining at W-band. Int. J. Infrared Milli. Waves. 1996. Vol. 17, Is. 2. Р. 385–391. DOI: 10.1007/BF02088161 9. Arkhipov A. V., Belous O. I., Bulgakov B. M., and Fisun A. I. Millimeter wave power combiner based on a halfopen resonator. Int. J. Infrared Milli. Waves. 2002. Vol. 23, Is. 3. P. 507–516. DOI: 10.1023/A:1015054124268 10. Kogelnik H. Coupling and convertion coefficients for optical modes. In: Quasi-Optics. Proceedings of the Sympo-sium on Quasi-Optics. (June 8-12, 1964, New York). Brooklyn, NY: Polytechnic Press, 1964. P. 333–347. 11. Кuzmichev I. K. Quasi-Optical Resonance Systems with Internal Inhomogeneities. Telecommun. Radio Eng. 2009. Vol. 68, No. 4. P. 299–317. DOI: 10.1615/TelecomRadEng.v68.i4.30 12. Menzel R. Photonics: Linear and Nonlinear Interactions of Laser Light and Matter. 2nd Edition, Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2007. 1024 p. ISBN 978-3-540-23160-8 13. Kuzmichev I. K. The probe diameter choosing for the investigation of the field distribution in the small aperture open resonator. Telecommun. Radio Eng. 2002. Vol. 58, No. 7-8. P. 59–63. DOI: 10.1615/TelecomRadEng.v58.i7-8.50

查看原文本刊更多论文

具有圆形波导段的开放谐振器中的高阶模

UDC 621.375.4 PACS编号：07.57.-C主题和目的：通过TEM 30Q的高振荡（在埃尔米特-高斯函数中）和TEM*11Q的退化振荡，研究放置在开放共振器镜像中心的圆形波导段TE01激发波的效率。方法和方法：利用反射天线开口面积利用系数来确定高振动在圆形波导段激发TE01波的效率。半球面开路谐振器和圆波导段谐振器的负载Q值根据共振曲线的宽度定义为-3dB。结果：结果表明，Tem 30Q振荡在圆波导中的最大激发效率为0.121，圆波导半径相对值为0.993，Tem*11Q振荡在半径相同的情况下为0.242。如果仅限于通过振荡TEM*11Q的中心部分激发所考虑的波，其在开放式谐振器镜上的场振幅分布为两个环，则波浪激发效率TE01将提高到0.954。实验研究在2毫米波长范围内进行。测量结果表明，由于放置在平面镜中心的圆形波导段，TEM30Q的振荡被转换为TEM*11Q的振荡，该振荡在谐振器的重构中稳定存在。在这种情况下，圆波导段的存在不会导致共振系统的负载Q值降低。结论：本文提出的准光共振系统可作为亚太赫兹频率范围内的高效功率加法器。关键词：开放式谐振器、圆波导、励磁效率、功率相加文章已于2019年7月10日无线电物理发布。radio astron. 2019，24（3）：218-226参考文献1。Agranat M.B.，伊琳娜和。B.，西特尼科夫D。C.国际合作太赫兹光谱学用于气体远程快速分析。高温热物理。2017.T.55, № 6. C.国际合作759–774. DOI: 10.7868/S0040364417060114 2. Hafez H. A., Chai X., Ibrahim A., Mondal S., Ferachou D., Ropagnol X., and Ozaki T. Intense terahertz radiation and their applications. J. Opt. 2016. Vol. 18, No. 9. id. 093004. DOI: 10.1088/2040-8978/18/9/093004 3. Yang H.，Zhao H.，Yang K., Liu Y., Fu W., and Luo Y. Biomedical Applications of Terahertz Spectroscopy and Imaging. Trends Biotechnol. 2016. Vol. 34, No. 10. R.810–824. DOI: 10.1016/j.tibtech.2016.04.008 4. Lyubchenko V. E., Yunevich E. O., Kalinin V. I., Kotov V. D., Radchenko D. E., and Telegin S. A. Active microstrip antennas and antenna arrays with field-effect transistors. Radioelectronics. 2015. Vol. 7, No. 1. R.3–14. DOI: 10.17725/rensit.2015.07.003 5. Bae J., Aburakawa Y., Kondo H., Tanaka T., and Mizuno K. Millimeter and submillimeter wave quasi-optical oscillator with Gunn diodes. IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 1993. Vol. 41, No. 10. R.1851–1855. DOI: 10.1109/22.247932 6. Judaschke R., Hoft M., and Schunemann K. Quasi-optical 150-GHz power combining oscillator. IEEE Microw. Wirel. Compon. Lett. 2005. Vol. 15, No. 5. R.300–302. DOI: 10.1109/LMWC.2005.847660 7. 清洁工A.A.，乌特金山页：1多台发电机的综合能力。无线电工程和电子。1974.吨19, № 3. C.国际合作550–559. 8. Tyagi R. K. and Singh D. Quasi-optical resonator for power combining at W-band. Int. J. Infrared Milli. Waves. 1996. Vol. 17, Is. 2. R.385–391. DOI: 10.1007/BF02088161 9. Arkhipov A. V., Belous O. I., Bulgakov B. M., and Fisun A. I. Millimeter wave power combiner based on a halfopen resonator. Int. J. Infrared Milli. Waves. 2002. Vol. 23, Is. 3. P. 507–516. DOI: 10.1023/A:1015054124268 10. Kogelnik H. Coupling and convertion coefficients for optical modes. In: Quasi-Optics. Proceedings of the Sympo-sium on Quasi-Optics. (June 8-12, 1964, New York). Brooklyn, NY: Polytechnic Press, 1964. P. 333–347. 11.Kuzmichev I.K.Quasi-optical resonance systems with internal inhomogeneties.Telecommun. Radio Eng. 2009. Vol. 68, No. 4. P. 299–317. DOI: 10.1615/TelecomRadEng.v68.i4.30 12. Menzel R. Photonics: Linear and Nonlinear Interactions of Laser Light and Matter. 2nd Edition, Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2007. 1024 p. ISBN 978-3-540-23160-8 13. Kuzmichev I. K. The probe diameter choosing for the investigation of the field distribution in the small aperture open resonator. Telecommun. Radio Eng. 2002. Vol. 58, No. 7-8. P. 59–63. DOI: 10.1615/TelecomRadEng.v58.i7-8.50

本文章由计算机程序翻译，如有差异，请以英文原文为准。

求助全文

约1分钟内获得全文求助全文

来源期刊