КОАКСИАЛЬНО-ВОЛНОВОДНЫЙ ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ПЕРЕХОД
COAXIAL-WAVEGUIDE BROADBAND JUNCTION

Изобретение относится к области сверхвысокочастотной (СВЧ) техники, а именно к устройствам СВЧ тракта, и может применяться как с измерительным СВЧ оборудованием, так и с серийно выпускаемым рабочим оборудованием.
Наиболее близким к заявленному устройству по наибольшему числу существенных признаков является коаксиально-волноводный переход (КВП), описанный в патенте RU 139087 U1 H01IP 3/06 (2006.01), опубликованный 10.04.2014 г., включающий корпус волновода, коаксиальный соединитель и возбуждающий элемент, отличающийся тем, что в корпусе волновода выполнено сквозное отверстие прямоугольного сечения, закрытое с одной стороны впаянной или вклеенной металлической пластиной, и расположены два резьбовых отверстия для установки настроечных винтов, выполненных на оси, параллельной оси коаксиального соединения, а возбуждающий элемент выполнен в виде стержня цилиндрической формы переменного диаметра.
Недостатком известного технического решения является наличие двух настроечных винтов, которые в силу их неизвестных геометрических размеров и расположения не могут обеспечить согласование КВП в широкой полосе частот (в пределе полной рабочей полосы волновода).
Техническим результатом заявленного изобретения является расширение рабочего диапазона частот коаксиально-волнового перехода до полного рабочего диапазона частот, применяемого в коаксиально-волновом переходе волновода.
Технический результат достигается применением для создания коаксиально-волнового перехода специальной конструкции, с использованием простейших, легко изготавливаемых элементов.
Заявленный коаксиально-волноводный широкополосный переход зондового типа включает отрезок стандартного прямоугольного волновода, закороченного с одного торца плоской металлической пластиной, возбудитель в виде зонда переменного сечения цилиндрической формы, ось которого перпендикулярна широким стенкам волновода и расположена на продольной оси широкой стенки волновода, отличающийся тем, что дополнительно имеется единственный емкостный штырь постоянного сечения цилиндрической формы, ось которого перпендикулярна широким стенкам волновода и расположена на продольной оси широкой стенки волновода на стороне зонда-возбудителя или на противоположной стороне от зонда-возбудителя, причем соотношения геометрических размеров, координаты положения зонда и емкостного штыря рассчитываются в соответствии с закономерностями, описанными в Таблице.
1
1
1
2
2
Значения величин геометрических размеров элементов конструкции, рассчитанные по формулам Таблицы, позволяют создать на базе стандартных прямоугольных волноводов коаксиально-волноводный переход с величиной обратных потерь, не превышающих -20дБ (КСВн≤1.2) в полном рабочем диапазоне конкретного волновода. Для каждого конкретного коаксиально-волноводного перехода возможно уточнение размеров для получения лучших значений электродинамических параметров. Так, например, при уточнении размеров для коаксиально-волнового перехода на базе стандартного волновода сечением 23×10 мм и коаксиального гермоввода со стеклянной изоляцией (Ɛ=5.8) получен результат по обратным потерям не более -25дБ (КСВн≤1.12) в диапазоне частот 8-12 ГГц и не более -30дБ (КСВн≤1.07) в диапазоне 8.3-11.8 ГГц при следующих размерах элементов (например, Фиг.1): D=3мм, H=5.25мм, h=1мм (шайба из фторопласта Ф-4), L=6мм, D=3мм, H=2.1мм, L=12мм, D=4.1мм, d=0.55мм.
Сущность предлагаемого решения поясняется с помощью чертежей и формул, где:
- на Фиг. 1 приведена схема конструкции коаксиально-волноводного перехода с расположением емкостного штыря на широкой стенке волновода, противоположной зонду-возбудителю;
- на Фиг. 2 приведена схема конструкции коаксиально-волноводного перехода с расположением емкостного штыря на широкой стенке волновода на стороне зонда-возбудителя
2
2
- в Таблице приведены соотношения, определяющие геометрические характеристики коаксиально-волноводного перехода, где А - внутренний размер широкой стенки волновода, В - внутренний размер узкой стенки волновода, а диаметры D и d относятся к 50-ти омному коаксиальному СВЧ гермовводу с изолятором из стекла и с величиной относительной диэлектрической проницаемости Ɛ=5.8.
Предлагаемая конструкция содержит: отрезок прямоугольного волновода 1, закороченного с одного торца плоской металлической пластиной 6, зонд-возбудитель 2, ось которого перпендикулярна широким стенкам волновода и находится на их продольной оси, емкостный штырь 3, ось которого перпендикулярна широким стенкам волновода и находится на их продольной оси, диэлектрическую дистанционную шайбу 4, коаксиальную линию 5 с определенным диэлектрическим изолятором (в герметичном варианте - обычно стеклом).
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявленного устройства, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии устройства условию патентоспособности «новизна».
Устройство работает следующим образом.
Электромагнитная волна, поступающая на вход волновода 1 многократно отражается от металлической пластины 6 и емкостного штыря, проходит по волноводу и поступает в коаксиальную линию 5. При соблюдении геометрических размеров конструктивных элементов коаксиально-волноводного перехода и их координат достигаются требуемые электродинамические параметры в полном диапазоне рабочих частот волновода.
Таблица
(пригодна для КВП, реализованных на базе стандартных волноводов)