Шестопалов В.П. Физические основы миллиметровой и субмиллиметровой техники. Т 2

Шестопалов В.П. Физические основы миллиметровой и субмиллиметровой техники. Т 2. Источники. Элементная база. Радиосистемы

Предисловие

Как известно, классическая радиофизика и электроника миллиметровых и субмиллиметровых волн использует принцип масштабного моделирования [1-3], а также некоторые физические идеи, выходящие за его рамки [4-7].

Разработка техники указанного диапазона волн на основе открытых структур - ОР, ОВ и ДВ - прежде всего связана с созданием когерентного генератора электромагнитных колебаний. Таким источником является ГДИ [8]. В самом названии данного генератора содержится физическая первооснова, которая заложена в его принципе действия, а именно, явление ДИ, возникающее при равномерном и прямолинейном движении электронов вблизи рассеивающего объекта. При определенной скорости их движения, геометрической форме объекта, прицельном расстоянии и других параметрах собственное поверхностное поле электронного потока, дифрагируя на рассеивателе, может возбуждать не только поверхностное поле, локализованное вблизи неоднородности, но и объемные волны, которые распространяются от объекта в заданных направлениях. Это и есть явление ДИ. В ГДИ для получения ДИ используют ДР, которую располагают на одном из зеркал ОР в виде узкой полоски, занимающей около 10-15 % всей поверхности зеркала.

Таким образом, ГДИ представляет собой автогенератор, в котором электромагнитные колебания возникают и поддерживаются ДИ, а обратная связь осуществляется ОР, представляющим собой высокодобротный резонансный контур. Возникшее в ОР ГДИ высококогерентное электромагнитное поле через элемент связи (специальным образом созданная щель или квазиоптическое отверстие в одном из зеркал ОР) поступает в нагрузку. Комплекс проблем, связанных с созданием ГДИ, привел к возникновению научного направления, которое в мировой литературе назвали дифракционной электроникой [9, 10].

ГДИ успешно используются уже более 15 лет. Разработаны многочисленные их модификации, развита линейная и нелинейная теории ГДИ. В то же время экспериментально явление ДИ в чистом виде до сих пор не исследовано. Известные опыты [11], посвященные установлению существования ДИ, относятся к оптическому диапазону н проведены на грани экспериментальных возможностей. Поэтому представляется необходимым прежде всего изучение собственно ДИ. Это стало возможным только после создания так называемых малогабаритных ГДИ (МГДИ) [12]. Теперь детальное экспериментальное исследование характеристик ДИ можно проводить в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах волн. Таким образом, дифракционная электроника как самостоятельная дисциплина получила свое теоретическое, экспериментальное и практическое обоснование.

...