А.Ю. Мирошниченко – д.т.н., доцент,  зав. кафедрой «Электронные приборы и системотехника», 

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

E-mail: alexm2005@list.ru

В.А. Царев – д.т.н., профессор,  кафедра «Электронные приборы и системотехника», 

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

E-mail: tsarev_va@mail.ru

Н.А. Акафьева – к.т.н., доцент,  кафедра «Электронные приборы и системотехника», 

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. E-mail: akafieva_na@mail.ru

Постановка проблемы. В бортовых передатчиках радиосистем различного назначения, работающих в коротковолновой части СВЧ-диапазона, находят широкое применение миниатюрные многолучевые клистроны. Однако с увеличением частоты их выходные параметры, зависящие, в свою очередь, от параметров резонаторов, значительно ухудшаются. Кроме того, возникает проблема подавления высших паразитных типов колебаний. В связи с этим в последнее время особый интерес разработчиков СВЧ-приборов направлен на исследование фотонно-кристаллических резонаторов (ФКР). Однако двухзазорные ФКР, перспективные для применения в коротковолновой части СВЧ-диапазона, ранее не исследовались.

Цель. Изучить электродинамические и электронные параметры новых двухзазорных фотонно-кристаллических резонансных систем c полосковой линией, содержащей фрактальные элементы типа «греческий крест», применительно к использованию их в миниатюрных многолучевых клистронах, работающих в С-, X- и Ku-диапазонах частотного спектра СВЧ-диапазона. Результаты. Определены основные электродинамические и электронные параметры для двух конструктивных вариантов резонансной системы (с полуволновым и четвертьволновым полосковыми элементами), выполненных на керамической подложке. Для каждого из вариантов дополнительно исследовались три конструкции резонатора: с квазифрактальным резонансным проводником нулевой, первой и второй итерации. Изучена возможность настройки на кратные резонансные частоты для резонатора с четвертьволновым резонансным полосковым элементом.

Практическая значимость. Разработанные практические рекомендации по выбору оптимальных параметров конструкций резонаторов могут быть использованы при создании миниатюрных многолучевых приборов клистронного типа, работающих в качестве усилителей, генераторов или умножителей частоты.

1. Щербаков С.В. Развитие СВЧ-электроники в рамках реализации государственных программ // VI Всерос. науч.-техн. конф. «Электроника и микроэлектроника СВЧ». С-Пб.: С-Пб ГЭТУ «ЛЭТИ». 2017. С. 15−23.
2. Bearzatto C., Bres M., Faillon G. Advantages of Multiple Beam Klystrons // Vakuumelektronik und Displays: Vortrage der ITG Fachtagagung. Garmisch-Partenkirchen (Germany). 4−5 May 1992. P. 4−32.
3. Smirnov A.V., Newsham D., Yu D. PBG Cavities for Single-Beam and Multi-Beam Electron Devices // Proceedings of Particle Accelerator Conference. Portland Oregon (USA). 2003. P. 1153−1155. DOI: 10.1109/PAC.2003.1289636.
4. Xu Y., Seviour R. Design of Photonic Crystal Klystrons // Proceedings of the 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC 2010). JACoW. Kyoto (Japan). 2010. P. 4002−4004.
5. Царев В.А. Новые фрактальные и фотонно-кристаллические резонаторы для многолучевых вакуумных микроволновых приборов // Материалы XII Междунар. науч.-техн. конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения». Саратов. 2018. Т. 1. С. 449–458. DOI: 10.1109/APEDE.2018.8542362.
6. Ashutosh S., Jain P.K. FDTD Analysis of the Dispersion Characteristics of the Metal PBG Structures // Progress in Electromagnetics Research. 2012. V. 39. P. 71–88. DOI: 10.2528/PIERB11120601.
7. Xie Chenglong, Chen Chun-Ping, Anada Tetsuo. 2D microwave metallic photonic crystal point-defect-cavity resonator // Microwave and Optical Technology Letters. 2017. V. 59(10). P. 2547–2551. DOI: 10.1002/mop.30767.
8. Chen Chun-Ping, Xie Chenglong, Anada Tetsuo, Zhang, Zejun. Simulation and Measurement of Properties of Metallic Photonic Crystal Point-Defect-Cavities with a Centrally-Loaded Rod // IEICE Transactions on Electronics. 2018. V. E101. C. № 1. P. 91−95. DOI:10.1587/transele. E101.С. 91.
9. Lu H.S., Wu W.W., Huang J.J., et al Compact Dual-mode Microstrip Bandpass Filter Based on Greek-cross Fractal Resonator // Radioengineering. 2017. V. 26. № 1. P. 275−284. DOI: 10.13164/re.2017.0275.
10. Lu Hong-Shu, Xie Tao, Huang Jing-Jian, Yuan Nai-Chang. Design of miniaturized dual-mode microstrip bandpass filter based on a novel fractal resonator // Proc. 2-nd Annual International Conference on Electronics, Electrical Engineering and Information Science. (EEEIS 2016). Advances in Engineering Research. 2016. V. 117. P. 141–146. DOI: 10.2991/eeeis-16.2017.19.
11. Мучкаев В.Ю., Царев В.А. REZON. Авт. свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2011611748 от 24.02.2011.
12. Востров М.С. Широкополосный миниатюрный многолучевой клистрон 2-см диапазона длин волн с полосой рабочих частот не менее 300 МГц и неравномерностью выходной мощности не более 1,5 дБ // Материалы Междунар. науч.-техн. конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения». Саратов. 2018. Т. 1. С. 232–236. DOI: 10.1109/APEDE.2018.8542258.