В.С. Добромыслов – к.т.н., доцент, ст. науч. сотрудник,  кафедра формирования и обработки радиосигналов, «Национальный исследовательский университет «МЭИ» E-mail: mpei-dvs@mail.ru

Постановка проблемы. В технике СВЧ в последние годы находят применение высокодобротные дисковые диэлектрические резонаторы (ДДР) с азимутальными колебаниями (резонаторы с модами «шепчущей галереи»). В диапазоне миллиметровых и сантиметровых волн их используют в СВЧ-генераторах с низким уровнем фазовых шумов, в частотных дискриминаторах, для узкополосной фильтрации сигналов, для высокоточных измерений диэлектрической проницаемости и угла потерь материалов. Добротность таких резонаторов может значительно превышать добротность известных аналогов. Особенно ярко это проявляется при использовании в качестве материалов для ДДР диэлектриков типа кристаллического кварца, лейкосапфира. На практике обычно требуются ДДР на заданную резонансную частоту. При известных размерах ДДР резонансная частота зависит от точности механической обработки. Механическая подгонка резонансных частот ДДР из кристаллических материалов является сложной и дорогостоящей процедурой. Подстройка резонансных частот ДДР путем возмущения поля азимутальных колебаний является достаточно актуальной задачей.

Цель. Рассмотреть возможности подстройки резонансных частот ДДР без заметного снижения добротности.

Результаты. Проведена оценка диапазонов перестройки резонансных частот основных НЕ и ЕН-мод ДДР из лейкосапфира с использованием металлической плоскости и пластин из диэлектриков с относительно малыми потерями на СВЧ (фторопласт-4, плавленый кварц, поликор). Показано, что величина снижения добротности ДДР незначительна.

Практическая значимость. Приведенные в статье результаты можно использовать при разработке конструкций перестраиваемых высокодобротных открытых и экранированных ДДР с азимутальными колебаниями для ряда технических применений.

1. Величко А.В., Ижик Э.В., Кириченко А.Я., Черпак Н.Т. Сверхпроводящая тонкая пленка YBa2Cu3O7-δ в микроволновом поле квазиоптического диэлектрического резонатора // Сверхпроводимость: физика, химия, техника. 1991. Т. 4. № 11. С. 2193−2198.
2. Авт. свид-во № 673934 G 01 R 27/26 с приоритетом от 18.05.77. Способ измерения диэлектрической проницаемости и угла потерь высококачественных диэлектриков / Взятышев В.Ф., Добромыслов В.С.; опубликовано 15.07.79.
3. Авт. свид-во № 1107035 G 01 N 22/00 c приоритетом от 29.12.81. Устройство для измерения параметров диэлектриков / Геппе А.П., Добромыслов В.С., Костромин В.В., Шермин В.И.; опубликовано 07.08.84.
4. Егоров В.Н. Резонансные методы исследования диэлектриков на СВЧ // Приборы и техника эксперимента. 2007. № 2. С. 5−38.
5. Буньков С.Н., Вторушин Б.А., Егоров В.Н., Константинов В.И., Масалов В.Л., Смирнов П.В. Охлаждаемые диэлектрические резонаторы для стабилизации частоты // Радиотехника и электроника. 1987. Т. 32. № 5. С. 1071−1080.
6. Царапкин Д.П. Применение диэлектрических резонаторов с волнами типа «шепчущей галереи» для стабилизации частоты автогенераторов сверхвысоких частот // Радиотехника. 2002. № 2. С. 28−35.
7. Добромыслов В.С., Крюков А.В. Добротность экранированных диэлектрических резонаторов // Радиотехника и электроника. 1992. Т. 37. № 12. С. 2125−2133.
8. Брагинский В.Б., Багдасаров Х.С., Ильченко В.С. Собственные и несобственные диэлектрические потери СВЧ в совершенных монокристаллах // Препринт МГУ. 1986. № 5.
9. Luiten A.N., Mann A.G. and Blair D.G. Ultrahigh Q-factor cryogenic sapphire resonator // Electronics Letters. 1993. V. 29. № 10. P. 879−881.
10. Knox R.M., Toulios P.P. Integrated circuits for the millimeter through optical frequency range // In Proc. Symposium on submillimeter waves. March 31, April 1 and 2 1970. New York. P. 497−516.
11. Крюков А.В. Обобщенный метод анализа композиционных диэлектрических волноводов // Труды МЭИ. 1983. № 19. С. 101−110.
12. Добромыслов В.С., Крюков А.В. Радиационная добротность дисковых диэлектрических резонаторов // Радиотехника и электроника. 1991. Т. 36. № 10. С. 2040−2045.
13. Добромыслов В.С., Громов Д.Б. Вычислительная программа для расчета характеристик открытых дисковых диэлектрических резонаторов с азимутальными колебаниями // Препринт МЭИ. 1991. № 01−14.
14. Добромыслов В.С., Калиничев В.И., Крюков А.В. Расчет спектра собственных колебаний экранированных диэлектрических резонаторов // Известия ВУЗов. Радиофизика. 1990. Т. 33. № 9. С. 1068−1077.
15. Dobromyslov V.S. A measuring cell for determining of parameters of dielectric substrate with low loss in millimeter range of waves // In Proc. PIERS. July 11−15 1994. Noordwijk, Netherlands. P. 949−952.
16. Добромыслов В.С. Резонансные СВЧ-устройства. М.: Изд-во МЭИ. 1995. 122 с.
17. Krupka J., Klinger M., Kuhn M. et al. Surface resistance measurements of HTS films by means of sapphire dielectric resonators // IEEE Trans. on applied superconductivity. 1993. V. 3. № 3. P. 3043−3047.
18. Паршин В.В., Серов Е.А., Чигряй Е.Е., Гарин Б.М., Денисюк Д.С., Каленов Д.С., Ли Л., Фэн Цз., Ершова П.В. Диэлектрические параметры новейших малопоглощающих керамик в СВЧ и миллиметровом диапазоне // Труды VI Микроволновой конф. 28−30 ноября 2018. М.: ИРЭ РАН. С. 226−230.