ВОЛНОВОДНАЯ НАГРУЗКА

Предлагаемая волноводная нагрузка относится к технике СВЧ и может быть использована в волноводных трактах высокого уровня мощности.
Известны волноводные нагрузки в виде размещенных в волноводе поглощающих вкладышей, обычно клиновидной формы, («Руководящий и технический материал радиоэлектроники и электронной техники. Поглотители высокочастотной энергии объемные НО.054.039» Редакция 1-62. 1963 г., стр.9, табл.4).
Их недостатком является значительный перегрев поглощающего вкладыша нагрузки обращенного навстречу распространяющейся в волноводе электромагнитной волне, в непосредственной близости от его передней кромки и плоскости, проходящей через середины широких стенок волновода. Это происходит в силу большой концентрации поля в полости, проходящей через средние линии широких стенок волновода и прилегающей к ней области и экспоненциального распределения преобразования электромагнитной энергии в тепловую вдоль поглощающего вкладыша.
bg
bg
bg
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой нагрузке является «Волноводная нагрузка» (RU №2340985 С1 заявка 2007135396 от 24 09.2007 г.) Она состоит из короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода с установленным в нем поглощающим вкладышем, разделенным на секции токопроводящими перегородками, расположенными параллельно широкой стенке отрезка прямоугольного волновода и имеющими с ним тепловой контакт. Поглощающий вкладыш и токопроводящие перегородки выполнены с вырезами, симметричными относительно плоскости, проходящей через средние линии широких стенок отрезка прямоугольного волновода. Глубина вырезов равна (0,25±0,1)λ, где λ - длина волны в волноводе, заполненном поглощающим материалом. Ширина вырезов выбирается из условия равенства амплитуд электромагнитных волн, отраженных от торцов секций поглощающего вкладыша и токопроводящих перегородок и торцов вырезов в них. Край каждой секции поглощающего вкладыша, обращенный навстречу направлению распространения электромагнитной волны, имеет ступеньки, длина каждой из которых равна (0,25±0,1)λ. Края либо всех, либо некоторых секций поглощающего вкладыша, обращенных навстречу направлению распространения электромагнитной волны, выполнена Г-образной формы.
Ее недостаток состоит в том, что, обеспечивая теплоотвод от мест наибольшего перегрева поглощающего вкладыша токопроводящими пластинами и снижая температуру, ее конструкция принципиально не меняет экспоненциального распределения преобразования электромагнитной энергии в тепловую. Это значит, что сохраняется совпадение участков максимального перегрева поглощающего вкладыша нагрузки с областью максимальной напряженности электрического поля в волноводе, лежащей в плоскости, проходящей через середины широких стенок волновода и вблизи нее.
Технический результат состоит в устранении местных перегревов поглощающего вкладыша нагрузки, в обеспечении равномерного распределения преобразования электромагнитной энергии в тепловую энергию вдоль нагрузки, уменьшении неравномерности распределения поля в ее поперечном сечении и уменьшении напряженности поля в плоскости максимальной напряженности, проходящей через средние линии широких стенок и прилегающей к ней области волновода.
Сущность полезной модели состоит в том, что волноводная нагрузка, состоит из короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода с установленным в нем поглощающим вкладышем.
Новым в предлагаемой волноводной нагрузке является то, что вдоль узких стенок волновода с тепловым контактом с ними дополнительно установлены ступенчатые пластины из поглощающего материала. Толщина ступенчатых пластин в Н-плоскости выбирается исходя из требуемой рассеиваемой электромагнитной энергии и допустимой температуры. Высота ступеней в Е-плоскости выбирается из условия равномерного распределения преобразования электромагнитной энергии в тепловую энергию вдоль нагрузки.
На фиг.1 представлен пример выполнения предлагаемой волноводной нагрузки.
Волноводная нагрузка содержит короткозамкнутый отрезок прямоугольного волновода 1, ступенчатые пластины из поглощающего материала (диэлектрика с высоким tg δ) 2, поглощающий вкладыш 3, ступеньки в пластинах из поглощающего материала 4.
10
10
Волноводная нагрузка работает следующим образом: энергия бегущей электромагнитной волны Н, достигнувшая ступенчатых пластин из поглощающего материала 3, установленных у узких стенок волновода, поглощается ими. Далее она превращается в тепловую энергию и передается стенкам волновода и затем во внешнюю систему охлаждения. Степень преобразования электромагнитной энергии в тепловую пропорциональна высоте и ширине пластины. По мере распространения вдоль ступенчатых пластин 2 нагрузки энергия электромагнитной волны убывает. Увеличение высоты пластин по мере уменьшения энергии волны повышает поглощающую способность (активность) пластин. Тем самым выравнивается (достигается равномерность) степень преобразования электромагнитной энергии в тепловую вдоль нагрузки. Установка ступенчатых пластин у узких стенок волновода - в области минимума электрического поля волны Н приводит к перераспределению поля в поперечном сечении за счет «втягивания» поля в поглощающий материал и тем самым к уменьшению его напряженности в плоскости проходящей через средние линии широких стенок волновода и областей прилегающих к ней. Остаток электромагнитной энергии, дошедший до поглощающего вкладыша 3, а также прошедший через всю нагрузку и отраженный от короткозамкнутого конца отрезка прямоугольного волновода 1 поглощается в поглощающем вкладыше 3 и в прилегающих к нему участках ступенчатых пластин из поглощающего материала 2. Согласование нагрузки обеспечивается размерами ступенек 4 в ступенчатых пластинах из поглощающего материала 2, установленных у узких стенок короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода.