Квантовый парамагнитный усилительбегущей волны

Ф бМлиотЕ1, е Ы д

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»j724031 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07, 04. 78 (21) 2604414/18-25 (51) М. Кл.

3 с присоединением заявки М

Н 01 S 1/02 йвудауетеенай квинтет

CCCP ае делам нзевретеннй н еткрмтнй

1 (23) П риоритет (о3) УДК 621.з75. ,8(088.8) Опубликовано. 15.06,8). Бюллетень, Эй 22

Дата опубликования описания 18.06.81 (72) Автор изобретения

С. К. Кондрашин

Ордена Трудового Красного Знамени институт радиофизики и электроники АН Украинской ССР

1 (7!) Заявитель (54/КВАНТОВЫЙ ПАРАМАГНИТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ БЕГУЩЕЙ

ВОЛНЫ!

Изобертение относится к квантовой электронике, а именно, к квантовым парамагнитным усилителям бегущей волны(КПУ БВ), и может найти применение в системах дальней наземной и космической связи и радиолокации в радиоинтерферометрах со .сверх- - е длинной базой.

Известна конструкция КПУ ВВ, в которой энергия накачки вводится в торец заземляющей системы, а связь с сигнальными волноводами осуществляется . с помощью коаксиально-волноводных переходов 1

В этом квантовом парамагнитном усилителе крайние штыри замедляющей сис15 теьы разводятся, зазор между ними заполняется диэлектриком, активный кристалл имеет клиновидные концы "в образующиеся зазоры между кристаллом

20 и боковой стенкой системы введены металлические ппастинки.

В этой конструкции не обеспечивается эффективная подача мощности

2 накачки в активный кристалл. Достигнутая полоса согласования сигнального тракта в ряде практически важных случаев недостаточна. Сложность кон; струкции не позволяет повторить ее в миллиметровом диапазоне волн.

Известен КПУ БВ, содержащий последовательно соединенные входной сигнальный волновод, согласующий переход и замедляющую систему с активным кристаллом, спиновые поляризации ко = торого на частотах сигнала "й йакачки совпадают, "при этой частота накачки. вводится в замедляющую систему через входной сигнальный волновод (2).

К недостаткам этого КПУ следует отнести трудность подбора активного кристалла, недостаточно эффективное использование мощности накачки.

В этой конструкции КПУ БВ для. проникновения сигнала накачки из ! входного сигнального волновода в замедляющую систему поляризации полей сигнала и накачки должны совпадать, а

72403!

3 их частоты иметь соотношение 1: 3, вследствие чего использованы могут быть только те активные кристаллы, спкновые поляризации которых совпадают на частотах сиг.нала и накачки, а сами эти частоты удовлетворяют указанному соотношению. Штыри согласуккце- го перехода, являющиеся для излучения накачки неоднородными в многомодовом для нее сигнальном тракте, способствуют трансформации энергии накачки . 1 в высшие типы волн, конфигурация полей которых не оптимальна для ввода в активный кристалл.

Известен квантовый парамагнитный 15 усилйтель бегущей волйы, содержащий замедляющую систему, соединенную согласукицими переходами с сигнальными волноводами и нагруженную активным элементом, соединенным с волноводом

I накачки 3)Лричем волновод накачки соединен с активным элементом через сквозное отверстие в боковых стенках волновода накачки и замедляющей системы со стороны расположения активного 25 элемента, Недостатками устройства являются узкополосность тракта накачки и нестабильность работы усилителя. Цель изобретения — повышение ста- 30 бильности работы усилителя за счет широкополосного согласования трактов сигнала и накачки.

Это достигается тем, что в уси" литель введен волноводный изгиб прямо" 35 угольного профиля с продольным отверстием в центре широкой стенки и диэлектрический волновод, пропущенный через это отверстие, нри,.этом волноводный изгиб включен между сигналь- 40 ным волноводом и согласука им пере. ходом, а диэлектрический волновод - в торец между волноводом накачки и активным элементом.

На чертеже изображен квантовый парамагнитный усилитель бегущей волны, в котором диэлектрический волновод соединен с волноводом накачки через отверстие в стенке волноводного изгиба. ф

Диэлектрический волновод 8 соединен с волноводом 7 накачки через отверстие в широкой стенке волноводного изгиба 9, включенного между согласующим переходом 2 и сигнальным волноводом 4.

КПУ БВ работает следуиицим образом.

Сигнал поатупает из сигнального волновода 4 в согласующий переход 2 через волноводный изгиб 9. Из перехода

2 сигнал поступает в замедляющую систему 1, где усиливается в активном элементе б. Усиленный сигнал выводится через переход 3 сразу в волновод 5, Связь сигнальных волноводов с согласукицими переходами через коаксиально-волноводные переходы позволяет уменьшить поперечные размеры элекро— динамической системы КПУ БВ, что важно при работе со сверхпроводящими магнитами в дециметровом и сантиметро.— вом диапазонах волн. Связь сигнального волновода с согласующим переходом через волноводный изгиб исключает из сигнального тракта коаксиальный кабель, обеспечивает максимальную простоту конструкции, что важно при работе в миллиметровом диапазоне волн.

Мощность накачки поступает из волновода 7 накачки по диэлектрическому волноводу 8 в торец активного элемента, являющегося диэлектрическим продолжением волновода 8.

Таким образом, в тракте накачки предлагаемого КПУ БВ, состоящем из последовательно соединенных в торец волновода 7 накачки, диэлектрического валиовода 8 и активного элемента

6, отсутствуют связи резонансного характера, что обеспечивает широкополосное согласование тракта;

Отсутствие отверстия связи в боковой стенке замедляющей система со стороны расположения активного элемента гарантирует отсутствие перегиба дисперсионной характеристики и обратной волны и, следовательно, гарантирует стабильную работу усилителя во всей полосе прозрачности эа земпяющей системз.

КПУ содержит замедляющую систему соединенную согласующими переходами

2,3 с сигнальными волноводами 4,5 и нагруженную активным элементом б. Активный элемент 6 соединен с волноводом

7 накачки диэлектрическим волноводом 8 в торец.

В предлагаемой конструкции КПУ БВ частота накачки превышает значение частоты сигнала и волновод накачки является запредельным для сигналь- . ного излучения. Отверстие связи волноводов 7,8 в широкой стенке волноводного изгиба 9 выполнено в виде узкой продопьной щели в центре стенки и.не

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 4526/IS Тираж 634 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 47240 искажает структуру поля основного типа волны Н.ю сигнапьного излучения, не рассогласует сигнальный тракт.

Широкополосное согласование-тракта накачки при широкополосном согласовании сигнального. тракта позволяет осуществить перестройку КПУ БВ по всей .полосе прозрачности заземлякщей системы, снижает мощность генератора накачки, что повышает технико-экономичесто кие показатели усилителя ° Предлагаемая конструкция обеспечивает стабильную работу КПУ БВ по всей полосе прозрачности замедляющей система, Квантовый парамагнитный усилитель бегущей волны, содержащий замедляющую щ систему, соединенную согласующими переходами с сигнальными волноводами и нагруженную активным элементом, соединенным с волноводом накачки, отличающийся тем, что, с 2s

3I 6 целью повышения стабильности работы усилителя за счет широкополосного сдт" ласования трактов сигнапа и накачки, в него введен волноводяай изгиб прямо» угольного профиля с продольным отверстием"в центре широкой стенки и диэлектрический волновод, пропущенный через это отверстие, при этом волно" !. ° .а водный изгиб. включен между сигнальным волноводом и согласующим пераходом, а диэлектрический волновод -,a торец между волноводом накачки и активным элементом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Штейншлегер В. Б. и др. Квантовые усилителя СВЧ. И., l971,"Сов. радио", !68, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2358547, кл. Н 01 .1/02, 1977.

3. Соловьев В. Г. и др. "Радиотехника и электроника" )961, т.б, Ф 3, с. 406.