Ковальов Є. О. Відкриті резонансні системи для генераторів дифракційного випромінювання з розвинутим простором взаємодії

Мета роботи – дослідити можливості розширення смуги перестроювання по частоті та зменшення масогабаритних параметрів для ГДВ із періодичною структурою у вигляді здвоєної гребінки, що працюють в діапазоні 30-200 ГГц, провести дослідження перспективних ВРС із подовженим простором взаємодії та супергаусовим розподілом резонансного поля, які призначені для подальших розробок пакетованих ГДВ у терагерцевому діапазоні частот. Об’єкт дослідження – процеси формування резонансних мод і процеси взаємодії з ними електронного потоку у відкритих резонансних системах генераторів дифракційного випромінювання. Методи дослідження - експериментальні методи досліджень резонансних мод у ВРС з урахуванням радіаційних втрат у вузлі зв’язку; лінійна теорія ГДВ із гаусовим розподілом поля вздовж простору взаємодії; метод аналізу властивостей резонансних мод за допомогою двовимірної моделі ВРС із довільним профілем дзеркал; експериментальний метод аналізу структури резонансного поля безпосередньо на поверхні дзеркала ВРС за допомогою рухомого вузла зв’язку; експериментальний метод визначення омічних втрат у періодичній структурі типу здвоєної гребінки; експериментальні методи дослідження вихідних параметрів ГДВ у “гарячому” режимі роботи. Новизна – досліджено залежність властивостей резонансних мод у ВРС від висоти здвоєної гребінки, та визначено оптимальні параметри здвоєної гребінки по критерію «широка смуга перестроювання ГДВ по частоті плюс висока добротність генерованих коливань». Запропоновано експериментальний метод визначення частки енергії поля резонансної моди, зосередженої безпосередньо в щілинах здвоєної гребінки, по відношенню до енергії резонансного поля в одній варіації сталої хвилі ВРС, та показано, що вона зростає зі збільшенням висоти здвоєної гребінки. Вперше запропоновано та досліджено роботу ГДВ на асиметричних модах, які виникають у ВРС при зміщенні здвоєної гребінки на периферію плями поля перпендикулярно до руху електронного потоку, що зменшило деструктивний вплив здвоєної гребінки на робочу моду, та дало можливість збільшити смугу перестроювання ГДВ по частоті в 1,5 раза. Вперше досліджено особливості роботи ГДВ на зв’язаних модах в асиметричній ВРС, та продемонстровано ефективну роботу ГДВ на одній із гілок зв’язаних мод у широкій смузі частот без впливу вищих мод на вихідні характеристики генератора. Ступень упровадження - результати роботи можуть бути використаними при підготовці та проведені навчальних лекцій у вищих навчальних закладах Міністерства освіти і науки України, де досліджується наукові напрями дифракційна електроніка та квазіоптика відкритих резонансних систем. Сфера використання - результати, які висвітлені у дисертації, можуть використовуватися при розробці пакетованих ГДВ з розширеною смугою перестроювання по частоті та їх подальшому розвитку у терагерцевому діапазоні частот. Запропонований метод аналізу структури резонансного поля безпосередньо на поверхні дзеркала ВР може бути використаний в багатьох практичних застосуваннях відкритих резонаторів, таких як діелектрометрія, технологічний контроль мікродротів та інше.