УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВОРОТА ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ

Предлагаемая полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в волноводной СВЧ-устройствах
Известно «Устройство для поворота плоскости поляризации» (RU №182129 U1 Н01Р 1/165 опубл. 03.08.2018 г.), содержащее отрезок прямоугольного волновода с короткозамыкателями на торцах, с плоским согласующим отражателем, установленным между узкой стенкой и короткозамыкателем и наклоненным под углом 45°±5° к узкой стенке отрезка прямоугольного волновода, с двумя взаимно перпендикулярными прямоугольными отверстиями на входе и выходе, расположенными на разных широких стенках отрезка волновода, и согласующими прямыми призмами, расположенными напротив входного и выходного отверстий и не пересекающими прямоугольные отверстия. Отрезок прямоугольного волновода выполнен на основе фольгированного диэлектрика с узкими стенками, согласующим отражателем и короткозамыкателями, выполненными в виде рядов близкорасположенных сквозных металлизированных отверстий, имеющими электрический контакт со слоями фольги, а входные и выходные прямоугольные отверстия, расположенные на разных широких стенках прямоугольного волновода, образованы снятой фольгой. Размер узкой стенки отрезка волновода совпадает с размером узкой стороны входного и выходного прямоугольных отверстий, а длина отрезка прямоугольного волновода и размер его широкой стенки превышают размеры широкой стороны входного и выходного отверстий, соответственно, так, чтобы входные и выходные отверстия не пересекались с металлизированными.
Недостатком указанного технического решения является невозможность его применения для соединения волноводов произвольных сечений.
Известно также «Устройство для поворота плоскости поляризации» (RU 177328 U1, опубл. 15.02.2018 г., МПК Н01Р 1/00), содержащее отрезок прямоугольного волновода с короткозамыкателями на торцах и согласующим отражателем, установленным между узкой стенкой и короткозамыкателем и наклоненным под углом 45°±5° к узкой стенке отрезка прямоугольного волновода, с двумя взаимно перпендикулярными прямоугольными отверстиями на входе и выходе, расположенными на разных широких стенках отрезка волновода и имеющим размеры соответствующие сечению отрезка волновода. К входу и выходу отрезка прямоугольного волновода примыкают входной и выходной прямоугольные волноводы с закороченными торцами в плоскости их прилегания, причем в закороченных торцах входного и выходного прямоугольных волноводов выполнены прямоугольные отверстия, равные и совмещенные с отверстиями на входе и выходе отрезка прямоугольного волновода. Отрезок прямоугольного волновода заполнен диэлектриком с ε>1, его длина и размер широкой стенки равны, где а - размер широких стенок входного и выходного прямоугольных волноводов, размеры узких стенок всех волноводов одинаковы, причем узкая стенка отрезка прямоугольного волновода, не примыкающая к отражателю, лежит в одной плоскости с широкой стенкой входного волновода, а плоскость короткозамыкателя, не примыкающего к отражателю, совпадает с широкой стенкой выходного волновода. Внутри входного и выходного волноводов, заподлицо с плоскостями входного и выходного отверстий, в середине этих отверстий, установлены согласующие диэлектрические призмы с ε>1 и высотой равной размеру узкой стенки волноводов.
Основными недостатками указанного технического решения являются большие габаритные размеры и сложность конструкции при использовании в волноводных линиях передачи, выполненных на основе фольгированного диэлектрика.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является «Устройство для поворота плоскости поляризации» (RU №194243 U1 Н01Р 1/165 опубл. 04.12.2019 г.), содержащее заполненный диэлектриком с ε>1 отрезок прямоугольного волновода с короткозамыкателями на торцах и согласующим отражателем, установленным между узкой стенкой и короткозамыкателем и наклоненным под углом к узкой стенке отрезка прямоугольного волновода, с двумя взаимно перпендикулярными прямоугольными отверстиями на входе и выходе, расположенными на разных широких стенках отрезка волновода, с примыкающими ко входу и выходу отрезка прямоугольного волновода входными и выходными прямоугольными волноводами с закороченными торцами в плоскости их прилегания, в которых выполнены прямоугольные отверстия, равные и совмещенные с отверстиями на входе и выходе отрезка прямоугольного волновода, с установленной в входном прямоугольном волноводе согласующей диэлектрической призмой с ε>1 и высотой равной размеру узкой стенки входного прямоугольного волновода. Отрезок прямоугольного волновода выполнен в первой пластине, а выходной прямоугольный волновод выполнен во второй пластине из фольгированного с двух сторон СВЧ-диэлектрика с ε>1. Узкие стенки отрезка прямоугольного волновода, короткозамыкателя, согласующий отражатель и узкие стенки выходного прямоугольного волновода образованы рядами близкорасположенных сквозных металлизированных отверстий, имеющих электрический контакт со слоями фольги, а широкими стенками отрезка прямоугольного волновода и выходного прямоугольного волновода являются участки фольги между рядами металлизированных отверстий, при этом согласующий отражатель выполнен под углом 135°<α<160° к узкой стенке отрезка прямоугольного волновода, а два взаимно перпендикулярных прямоугольных отверстия на входе и выходе отрезка прямоугольного волновода, расположенные на разных широких стенках, выполнены таким образом, что не пересекают узкие стенки и короткозамыкатели отрезка прямоугольного волновода, причем широкие стенки прямоугольного отверстия на входе параллельны широким стенкам входного прямоугольного волновода, а широкие стенки прямоугольного отверстия на выходе параллельны широким стенкам выходного прямоугольного волновода.
Основным недостатком указанного технического решения является то, что устройство при повороте плоскости поляризации не меняет направление распространения СВЧ-сигнала.
Сущность предлагаемого «Устройства для поворота плоскости поляризации» заключается в том, что оно содержит заполненный диэлектриком с ε>1 отрезок прямоугольного волновода с короткозамыкателями на торцах и согласующим отражателем, установленным между узкой стенкой и короткозамыкателем под углом 135°<α<160° к узкой стенке отрезка прямоугольного волновода, с двумя взаимно перпендикулярными прямоугольными отверстиями на входе и выходе, расположенными на разных широких стенках отрезка прямоугольного волновода. Ко входу и выходу отрезка прямоугольного волновода примыкают входной и выходной прямоугольные волноводы с закороченными торцами, причем закороченный торец входного волновода примыкает к входному отверстию отрезка прямоугольного волновода. В плоскости прилегания выполнено прямоугольное отверстие, равное и совмещенное с отверстием на входе отрезка прямоугольного волновода. Во входном прямоугольном волноводе установлена согласующая диэлектрическая призма с ε>1 и высотой, равной размеру узкой стенки входного прямоугольного волновода. Отрезок прямоугольного волновода выполнен в первой пластине, а выходной прямоугольный волновод выполнен во второй пластине из фольгированного с двух сторон СВЧ-диэлектрика с ε>1. Узкие стенки отрезка прямоугольного волновода, короткозамыкатели, согласующий отражатель и узкие стенки выходного прямоугольного волновода образованы рядами близкорасположенных сквозных металлизированных отверстий, имеющих электрический контакт со слоями фольги. Широкими стенками отрезка прямоугольного волновода и выходного прямоугольного волновода являются участки фольги между рядами металлизированных отверстий. Два взаимно перпендикулярных отверстия на входе и выходе отрезка прямоугольного волновода, расположенные на разных широких стенках, выполнены таким образом, что не пересекают узкие стенки и короткозамыкатели отрезка прямоугольного волновода, а широкие стенки прямоугольного отверстия на входе параллельны широким стенкам входного прямоугольного волновода.
Новым в устройстве для поворота плоскости поляризации является то, что выходной прямоугольный волновод примыкает к отрезку прямоугольного волновода одной из широких стенок, в которой выполнено прямоугольное отверстие, равное и совмещенное с отверстием на выходе отрезка прямоугольного волновода, при этом широкие стенки прямоугольного отверстия выходного прямоугольного волновода параллельны закороченному торцу выходного прямоугольного волновода, образованному рядами близкорасположенных сквозных металлизированных отверстий, имеющих электрический контакт со слоями фольги, причем узкие стенки, закороченный торец и прямоугольное отверстие не пересекаются.
Технический результат предлагаемого решения заключается в том, что устройство для поворота плоскости поляризации изменяет направление распространения СВЧ-сигнала на 90° без ухудшения характеристик согласования в диапазоне частот при использовании в волноводных линиях передачи, выполненных на основе фольгированного диэлектрика.
На фиг 1 изображена конструкция предлагаемого устройства для поворота плоскости поляризации.
На фиг. 2 изображен график зависимости КСВ от частоты.
Устройство для поворота плоскости поляризации состоит из отрезка прямоугольного волновода 1, выполненного в первой пластине 2 из фольгированного с двух сторон СВЧ-диэлектрика, с короткозамыкателями на торцах 3 и 4, с узкими стенками 5 и 6, согласующим отражателем 7 и взаимно перпендикулярными прямоугольными отверстиями на входе 8 и выходе 9. Ко входу отрезка прямоугольного волновода 1 примыкает входной прямоугольный волновод 10 с установленной в нем согласующей призмой 11. К выходу отрезка прямоугольного волновода 1 широкой стенкой примыкает выходной прямоугольный волновод 12, выполненный во второй пластине 13 из фольгированного с двух сторон СВЧ-диэлектрика с закороченным торцем 14, образованным рядом близкорасположенных сквозных металлизированных отверстий.
Принцип работы предлагаемого устройства заключается в следующем: СВЧ-сигнал, поступивший во входной прямоугольный волновод 10, проходит в отрезок прямоугольного волновода 1 через прямоугольное отверстие 8, затем отразившись от короткозамыкателя 3, согласующего отражателя 7 и короткозамыкателя 4, через прямоугольное отверстие 9 проходит в выходной прямоугольный волновод 12, где отразившись от закороченного торца 14 поворачивает на 90°.
Согласование предлагаемого устройства по КСВ обеспечено за счет расположенных определенным образом относительно прямоугольного отверстия 8 на входе отрезка прямоугольного волновода 1 согласующей диэлектрической призмы 11 и согласующего отражателя 7, а поворот плоскости поляризации - за счет перпендикулярного расположения прямоугольных отверстий 8, 9 на входе и выходе отрезка прямоугольного волновода.
Изменение направления распространения СВЧ-сигнала на 90° получено за счет того, что выходной волновод, выполненный в пластине из фольгированного с двух сторон СВЧ-диэлектрика с ε>1, примыкает к отрезку прямоугольного волновода одной из широких стенок.
Результаты практической реализации предложенного технического решения не вызывают сомнения. Изготовлены и прошли испытания экспериментальные образцы устройств для поворота плоскости поляризации различных сечений для различных частот. Испытания подтвердили реализацию заявленного технического эффекта.