ВОЛНОВОДНАЯ СКРУТКА

Область техники
Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к волноводным элементам, и может быть использована в волноводной и антенной СВЧ технике.. Технический результат заключается в минимизации коэффициента отражения в рабочем диапазоне частот.
Уровень техники
Волноводные скрутки на основе прямоугольных волноводов широко используются при построении волноводных линий передачи. Они предназначены для поворота плоскости поляризации волны распространяющейся в волноводе в плоскости перпендикулярной оси симметрии волновода с минимальными потерями. Традиционно применяются скрутки на основе прямоугольных волноводных труб с плавным вращением поперечного сечения вдоль оси [Харвей А.Ф. Техника сверхвысоких частот: т. 1./ Пер. с англ. под ред. В.И. Сушкевича. - М.: Советское радио, 1965. - 785 с.]. Они позволяют получить минимальные потери на отражение во всем диапазоне рабочих частот волновода. Их недостатками являются: большая длина - не менее двух длин волны в волноводе, технологическая сложность получения плавного изменения сечения волноводной трубы.
Известен вариант скрутки в виде тонкой поперечной диафрагмы с двумя гантелеобразными отверстиями (Патент США 2729794). Несомненным достоинством такого варианта по сравнению со скруткой на основе волноводной трубы является небольшой продольный размер. К недостаткам стоит отнести технологическую сложность и узкополосность.
Известны скрутки, набираемые из нескольких деталей с вырезанным в них волноводом прямоугольной формы, смещенных друг относительно друга на определенный угол в поперечной плоскости (Патент США 6404298). Недостатком данного варианта является большая длина, конструктивная и технологическая сложность.
Известен ряд скруток в виде отрезков волновода сложной формы: крестообразной (Патент США 2975383), в виде двух квадратов, соединенных перемычкой (Патент США 6995628), в виде квадрата со ступенчатыми выступами (Патент США 7212087). Первый два вариант обладают сравнительно узкой полосой рабочих частот. Второй и третий варианты сравнительно широкополосны, но также, как и первый, требуют сравнительно сложных и сравнительно дорогостоящих операций при производстве.
Представляемая волноводная скрутка лишена указанных выше недостатков. Она малогабаритна, технологична и проста в производстве, сравнительно широкополосна.
Она являет собой отрезок Г-образного волновода со скруглениями в одной из плоскостей. Модель волноводного канала представлена на фиг. 1. Наличие скруглений дает возможность изготавливать устройство только с помощью операций фрезерования, исключая из технологического процесса такую сложную и дорогостоящую операцию как электроэрозия.
Существуют две конфигурации рассматриваемой скрутки для каждого прямоугольного волновода из стандартного типоряда, отличающиеся длиной Г-образной части. Одна из них обладает полосой по уровню КСВн 1,2 приблизительно 26%, вторая - 28%. Поясним на примере волновода с размерами 23×10 мм2. На фиг. 3 представлены зависимости КСВн скрутки от частоты. Для длины Г-образной части 41,1 мм полоса пропускания лежит в пределах от 7,75 ГГц до 10,22 ГГц (сплошная линия), для длины Г-образной части 53,25 мм полоса пропускания - в пределах от 8,45 ГГц до 11,28 ГГц (штриховая линия).
В рассматриваемом примере радиус скруглений составляет 3 мм, но при необходимости может быть изменен, так как определяется используемым при изготовлении инструментом. Оптимальная по критерию ширины рабочей полосы частот устройства длина Г-образной части может быть получена при любом радиусе скруглений до b/2 (b - размер узкой стенки волновода), это позволяет использовать скрутки данного типа во всех стандартных волноводных линия сантиметрового и миллиметрового диапазонов частот.
На фиг. 4 представлен вариант конструкции рассматриваемой волноводной скрутки. Корпус состоит из двух частей, которые крепятся друг к другу винтами и посредством пайки. Обе части корпуса можно изготавливать только посредством операций фрезерования.
Раскрытие полезной модели
Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к волноводным элементам, и может быть использована в волноводной и антенной СВЧ технике.. Технический результат заключается в минимизации коэффициента отражения в рабочем диапазоне частот
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана скрутка в сборе
На фиг. 2 показано распределение КСВн в скрутке
На фиг. 3 показана скрутка в разобранном виде
На фиг. 4 показано распределение напряженности электрического поля в волноводе
Осуществление полезной модели
Принцип работы
Вход волноводной скрутки присоединяется к прямоугольному волноводу с горизонтально ориентированной широкой стенкой, по которому распространяется электромагнитная волна типа Н10. Плоскость поляризации напряженности электрического поля при этом имеет вертикальное направление. В волноводной скрутке волна типа Н10 преобразуется в волну Г образного волновода. Картина расположения силовых линий напряженности электрического поля волны в Г-образном волноводе представлена на фиг. 4. Далее, проходя через скрутку, волна Г-образного волновода преобразуется в волну прямоугольного волновода Н10 с вертикально ориентированной широкой стенкой. Плоскость поляризации напряженности электрического поля при этом имеет горизонтальное направление. Таким образом достигается цель поворота плоскости поляризации волны в прямоугольном волноводе на 90 градусов.
Представленная скрутка является взаимным устройством, то есть описанный принцип работы действует при расположении на входе устройства прямоугольного волновода с вертикальной ориентацией широкой стенки, а на выходе - с горизонтальной.