ДВОЙНОЙ ВОЛНОВОДНЫЙ ТРОЙНИК
HYBRID TEE

Предлагаемое техническое решение относится к радиотехнической промышленности и может использоваться в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике.
Известен двойной волноводный тройник [Дж.К.Саусворт «Принципы и применение волноводной передачи», изд. «Сов. радио», Москва, 1955 г.], выполненный из четырех одинаковых волноводов. В качестве элементов настройки применяются два соответствующим образом расположенных стержня.
Известен двойной волноводный тройник [Reeves et al. Hiybrid Tee Wavequide Assembly, US, Patent No.4413242. Nov.1, 1983]. Элемент настройки выполнен в виде стержня, расположенного на цилиндрическом «пьедестале», основание которого лежит на широкой стенке магистрального волновода.
Наиболее близким по своей технической сущности и конструкции к предлагаемому техническому решению является двойной волноводный тройник [пат. 2109374 Россия, заявл. 28.12.95 г., опубл. 20.04.98], Е-плечо которого представляет собой волновод пониженной (по сравнению с остальными плечами тройника) высоты. В тройник введены следующие согласующие элементы: металлическая симметричная диафрагма в виде двух прямоугольных выступов, лежащих в плоскости стыка волновода Н-плеча, прямоугольная пластина с вырезом, расположенная в плоскости симметрии устройства, и скачка высоты сечения Е-плеча вблизи плоскости стыка.
Основными недостатками этого известного технического решения являются узкий рабочий диапазон частот из-за:
1) скачка высоты сечения Е-плеча вблизи плоскости стыка;
2) использования диафрагмы с вырезом, примыкающей к узкой стенке волновода, образующего пару боковых плеч, высота которой равна высоте волновода,
и нетехнологичность, обусловленная:
1) изготовлением элементов согласования методом фрезерования;
2) отсутствием возможности подстройки по КСВ Н и Е-плеч, что требует выполнения основных геометрических размеров тройника с очень жесткими требованиями к технологическим допускам.
Технический результат предлагаемого решения заключается в расширении рабочего диапазона частот при одновременном упрощении технологии изготовления. Сущность предлагаемого технического исполнения двойного волноводного тройника состоит в том, что он содержит два боковых плеча, образованных прямоугольным волноводом, примыкающие к нему по широкой стенке Е-плечо, а по узкой стенке Н-плечо с установленными в нем симметричными диафрагмами и одиночную диафрагму, установленную в плоскости симметрии двойного волноводного тройника в прямоугольном волноводе, образующем два боковых плеча.
Новым в предлагаемом техническом решении является то, что симметричные диафрагмы, установленные в Н-плече, отодвинуты от плоскости его стыка с прямоугольным волноводом. Кроме того, одиночная диафрагма, установленная в плоскости симметрии двойного волноводного тройника, имеет зазор с узкой стенкой прямоугольного волновода и выступает в Е-плечо, в котором на расстоянии Δ≥0.03λ, где λ - длина волны в свободном пространстве, от торца одиночной диафрагмы, обращенного в Е-плечо, установлено N рядов симметричных диафрагм, где N - целое число
Сущность предлагаемого технического решения поясняется следующим описанием и приложенным к нему графическим материалом.
На фиг.1 приведен чертеж общего вида предлагаемого двойного волноводного тройника.
На фиг.2 - график зависимости КСВ от частоты в плечах Е и Н для конкретной реализации двойного волноводного тройника: а=0.7λ,, b=0.15λ, s1=0.06λ, l1=0.003λ, w1=0.015λ, s2=0.18λ, l2=0.09λ, w2=0.03λ, h=0.25λ, Δ=0.048λ, l3=0.11λ, s3=0.42λ, l4=0.07λ.
На чертеже общего вида (фиг.1):
- 1 и 2 - два боковых плеча прямоугольного волновода;
- 3 - Н-плечо двойного волноводного тройника;
- 4 - Е-плечо двойного волноводного тройника;
- 5 - симметричные диафрагмы, установленные в Н-плече (3);
- 6 - два ряда симметричных диафрагм, установленные в Е-плече;
- 7 - одиночная диафрагма, установленная в плоскости симметрии двойного волноводного тройника;
- a, b - ширина и высота всех плеч двойного волноводного тройника;
- s1 - размер смещения симметричных диафрагм, установленных в Н-плече, от плоскости его стыка с прямоугольным волноводом;
- l1 - длина симметричных диафрагм, установленных в Н-плече;
- w1 - толщина симметричных диафрагм, установленных в Е и Н плечах;
- s2 - расстояние от узкой стенки прямоугольного волновода до одиночной диафрагмы;
- l2 - длина одиночной диафрагмы;
- w2 - толщина одиночной диафрагмы;
- h - высота одиночной диафрагмы;
- Δ - расстояние от торца одиночной диафрагмы обращенного в Е-плечо, до первого ряда симметричных диафрагм, установленных в Е-плече;
- l3 - длина симметричных диафрагм первого ряда, установленных в Е-плече;
- s3 - расстояние между рядами симметричных диафрагм, установленных в Е-плече;
- l4 - длина симметричных диафрагм второго ряда, установленных в Е-плече.
Принцип действия предлагаемого двойного волноводного тройника заключается в следующем: если два боковых плеча 1 и 2, образованных прямоугольным волноводом, нагружены на одинаковые сопротивления, находящиеся на одинаковом расстоянии от плоскости симметрии тройника, то при подаче электромагнитной энергии в Н-плечо 3 она разделяется в прямоугольном волноводе между двумя боковыми плечами 1 и 2 поровну и синфазно и не проходит в Е-плечо 4. Энергия из Е-плеча при тех же условиях разделяется в прямоугольном волноводе между двумя боковыми плечами 1 и 2 поровну и противофазно и не проходит в Н-плечо 3. Таким образом, плечи Н 3 и Е 4 оказываются развязанными. Согласование Н и Е-плеч по КСВ предлагаемого двойного волноводного тройника в широком диапазоне частот без нарушения развязок между ними обеспечивается за счет смещения симметричных диафрагм 5, установленных в Н-плече 3, от плоскости его стыка с прямоугольным волноводом, установки в плоскости симметрии двойного волноводного тройника одиночной диафрагмы 7 с зазором с узкой стенкой прямоугольного волновода и выступанием ее в Е-плечо 4, установки в Е-плечо N рядов симметричных диафрагм, где N - целое число, на расстоянии Δ от торца, обращенного в Е-плечо одиночной диафрагмы.
Упрощение технологии изготовления достигается за счет того, что все элементы согласования выполняются отдельно от общей конструкции с возможностью подстройки по КСВ Н и Е-плеч путем перемещения одиночной диафрагмы 7 в плоскости симметрии двойного волноводного тройника, это позволяет не предъявлять очень жестких требований к технологическим допускам.
Таким образом, технико-экономические преимущества предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом заключаются в расширении рабочего диапазона частот двойного волноводного тройника при одновременном упрощении технологии изготовления.