Волноводный щелевой мост

Предлагаемая полезная модель относится к области радиотехники, а именно к технике СВЧ, и может быть использована в волноводных трактах и устройствах для деления или сложения сигналов, например в волноводных фазовых циркуляторах.
Известен волноводный щелевой мост (RU 94061 U1, опубл. 10.05.2010 г. МПК Н01Р 5/18), содержащий два прямоугольных волновода, имеющих общую узкую стенку со щелью, высота которой равна высоте прямоугольного волновода, сдвоенный участок прямоугольных волноводов. На одной из широких стенок сдвоенного участка прямоугольного волновода на пересечении осей симметрии расположен емкостный согласующий элемент. Емкостный согласующий элемент выполнен в виде сферического сегмента на одной или обеих широких стенках сдвоенного волновода.
Недостатками известного волноводного щелевого моста являются высокая температура нагрева элемента настройки и прилежащих стенок участка сдвоенного волновода при передаче высокого уровня средней мощности.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является волноводный щелевой мост (А.Л. Микаэлян. Теория и применение ферритов на сверхвысоких частотах. Госэнергоиздат. Москва, Ленинград, 1963 г., с. 563-565, рис. 10-40; 10-41). Он содержит два прямоугольных волновода с общей узкой стенкой, щелью, выполненной в ней на полную высоту волновода, и образованный ими участок сдвоенного волновода с размером широких стенок . В средней части широкой стенки волновода имеется винт, с помощью которого производится подстройка моста.
Этот волноводный щелевой мост требует введения дополнительных элементов настройки, вызывающих местную концентрацию электромагнитного поля и токов на них и стенках волновода вблизи элементов настройки и нагрев при высоком уровне средней мощности.
Задачей заявляемой полезной модели является уменьшение потерь и температуры нагрева щелевого моста.
Техническим результатом предлагаемого волноводного щелевого моста является достижение возможности уменьшения температуры его нагрева при передаче высокого уровня средней мощности.
Сущность предполагаемой полезной модели состоит в том, что он содержит два прямоугольных волновода с общей узкой стенкой и щелью, высота которой равна высоте прямоугольного волновода, и образованный ими участок сдвоенного волновода, причем размер каждой из широких его стенок выбирают из условия, что ,
0
где λ, длина волны в свободном пространстве,
- размер широкой стенки участка сдвоенного волновода.
Новым в заявляемом волноводном щелевом мосте является выполнение вдоль средней линии участка сдвоенного волновода выступа прямоугольной формы.
На фиг. 1 представлен пример выполнения конструкции предлагаемого волноводного щелевого моста,
10
20
На фиг. 2 - распределение электрического поля волн Н и Н на участке сдвоенного волновода.
Волноводный щелевой мост содержит два отрезка прямоугольных волноводов 1, их общую узкую стенку 2, щель 3, участок сдвоенного волновода 4, выступ прямоугольной формы 5.
20
10
10
20
10
10
20
20
10
20
Н10
Н20
10
20
10
Для рассмотрения работы заявляемого волноводного щелевого моста условно обозначим в нем четыре канала: первый канал I - вход одного прямоугольного волновода, второй канал II - вход другого прямоугольного волновода (смежный с первым (I) каналом), третий канал III - выход первого (I) прямоугольного волновода, четвертый канал IV - выход второго (II) прямоугольного волновода (смежный с третьим (III) каналом). Поле электромагнитной волны, пришедшее, например, из канала I, возбуждает на участке сдвоенного волновода 4 волны двух типов: Н и Н. На входе участка сдвоенного волновода 4 в плоскости его сопряжения с первым (I) и вторым (II) каналами, на участке первого (I) канала волны Н и Н синфазны, а на участке второго (II) канала - противофазны. Скорость распространения волны Н вдоль участка сдвоенного волновода 4, длина волны и величина фазового набега определяются размерами его широких стенок и размерами выступа 5, выполненного вдоль средней линии одной из них и находящегося в максимуме поля волны Н. При размерах выступа прямоугольной формы 5 много меньших поперечных размеров участка сдвоенного волновода скорость распространения волны Н (вдоль участка сдвоенного волновода 4) ее длина и величина фазового набега определяются только размером его широкой стенки и практически не зависят от наличия выступа прямоугольной формы 5, находящегося в минимуме поля волны Н. Соотношение амплитуд волн Н и Н на входе участка сдвоенного волновода 4 определяется граничными условиями на его узких стенках и распределением их полей и составляет Е/Е=0,75. Выбором длины щели 3 в узкой стенке 2 и размеров выступа прямоугольной формы 5, выполненного вдоль средней линии одной из широких стенок участка сдвоенного волновода 4, обеспечивается равенство амплитуд и разность фаз плюс 90° между волнами Н и Н на выходе-входе третьего канала III и равенство амплитуд и разность фаз минус 90° - на входе канала IV. В результате сложения полей этих волн в третьем (III) и четвертом (IV) каналах возбуждаются волны Н с равными амплитудами и сдвинутые между собой по фазе на 90°.
10
10
Выступ прямоугольной формы, выполненный вдоль средней линии одной из стенок участка сдвоенного волновода, по всей его длине воздействует на поле волны Н на всей длине участка сдвоенного волновода, что минимизирует необходимую для выравнивания амплитуд концентрацию поля и местное увеличение токов на нем (как на неоднородности) и на стенках волновода и уменьшает их нагрев. Кроме того, при выполнении выступа прямоугольной формы вдоль средней линии участка сдвоенного волновода увеличивается критическая длина волны и расширяется его рабочий диапазон частот для волны Н и тем самым расширяется рабочий диапазон частот волноводного щелевого моста.