УГОЛКОВЫЙ ИЗГИБ ВОЛНОВОДНОГО ТРАКТА

Область техники
Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к элементам волноводного тракта, и может быть использована в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике как в качестве самостоятельного устройства, так и в составе более сложного устройства. Технический результат заключается в обеспечении возможности согласования волноводов различных сечений, а также в обеспечении возможности реализации щелей непосредственно в области антенно-волноводного тракта при работе в короткоимпульсных режимах.
Уровень техники
Известны классические изгибы волноводов сложных сечений, описанные в различной технической литературе, например в монографии Заргано Г.Ф. и др. Волноводы сложных сечений - Москва, Радио и связь, 2010. - 124 с. Их общим недостатком являются потери энергии в соединительном элементе, особенно в короткоимпульсном режиме работы.
Известен волноводный изгиб с согласующей неоднородностью в виде сорокапятиградусного скоса в Е- либо Н-плоскости, описанный в монографии Справочник конструктора РЭА: Компоненты, механизмы. надежность. / Н.А. Барканов, Б.Е. Бердичевский, П.Д. Верхопятницкий и др.; Под ред. Р.Г. Варламова. - М.: Радио и связь, 1985. - 224 с. Это устройство обладает такими недостатками как конструктивная сложность и нетехнологичность, а также возможность применения только в том случае, когда сечение входного и выходного волноводов одинаковое.
Известен патент на изобретение RU 2267192 С1 МПК Н01Р 1/02, где предметом изобретения является волноводный уголок, содержащий входной и выходной волноводы, расположенные под прямым углом один относительно другого, в которых из одного в другой распространяется СВЧ-сигнал основной моды и у которых узкая стенка входного волновода совмещена с широкой стенкой выходного волновода, и два отражателя, один из них - плоский отражатель входного волновода - наклонен под углом (130÷140)° к его узкой стенке, а другой отражатель установлен так, что одна его грань совпадает с широкой стенкой входного волновода, а другая - с совмещенной стенкой входного и выходного волноводов, причем плоский отражатель входного волновода имеет длину (0,7÷0,95)a1, где a1 - размер широкой стенки входного волновода, а другой отражатель выполнен в виде четырехгранной прямой призмы. Недостатками данного технического решения являются конструктивная сложность и нетехнологичность, а также невозможность поворота волноводного тракта только в Е- или в Н-плоскости.
Известен патент на полезную модель RU 60793 U1, в котором описан волноводный уголок, содержащий входной и выходной волноводы, расположенные под прямым углом один относительного другого, в которых из одного в другой распространяется СВЧ-сигнал и у которых узкая стенка входного волновода совмещена с широкой стенкой выходного волновода, а узкая стенка выходного волновода совпадает с закороченным торцом входного волновода, и согласующий плоский отражатель во входном волноводе, отличающийся тем, что согласующий плоский отражатель наклонен под углом α=140-165° к узкой стенке входного и имеет длину d=(0,95÷1,15)a1, а в выходном волноводе установлена несимметричная емкостная диафрагма, расположенная по широкой стенке выходного волновода противоположной стенке, совмещенной с узкой стенкой входного волновода, на расстоянии hc=(1÷1,5)b1 от широкой стенки входного волновода, противоположной широкой стенке, к которой примыкает выходной волновод, толщиной t=(0,01÷0,2)bm, шириной mc=(0÷0,35)b2 и длиной a2, где b1, b2 - размеры узких стенок входного и выходного волноводов, bm - размер меньшей из узких стенок входного и выходного волноводов, a1, a2 - размеры широких стенок входного и выходного волноводов, соответственно. Недостатком является ограниченная применимость только в пределах вышеуказанных габаритов.
Известен патент на полезную модель RU 61465 U1, в котором описан волноводный уголок, содержащий входной и выходной волноводы, расположенные под прямым углом один относительного другого, в которых из одного в другой распространяется СВЧ-сигнал и у которых узкая стенка входного волновода совмещена с широкой стенкой выходного волновода, а узкая стенка выходного волновода совпадает с закороченным торцом входного волновода, и согласующий плоский отражатель во входном волноводе, отличающийся тем, что согласующий плоский отражатель наклонен под углом α=140-165° к узкой стенке входного волновода и имеет длину d=(0,95÷1,15)a1, а в выходном волноводе установлена либо одна индуктивная диафрагма, расположенная по одной из узких стенок, либо две индуктивные диафрагмы, расположенные по обеим узким стенкам выходного волновода на расстоянии hL=(0,75÷1,15)(b1+b2) от широкой стенки входного волновода, противоположной широкой стенке, к которой примыкает выходной волновод, толщиной t=(0,01÷0,2)bm, образуя при этом окно длиной mL=(0,7÷0,9)a2 и шириной b2, где b1, b2 - размер узких стенок входного и выходного волноводов, bm - размер меньшей из узких стенок входного и выходного волноводов, a1, a2 - размеры широких стенок входного и выходного волноводов, соответственно. Недостатком является ограниченная применимость только в пределах описанных конструктивных параметров.
Известен патент на полезную модель RU 148940 U1, где предметом изобретения является волноводный уголковый изгиб, который содержит входной и выходной волноводы, изогнутые под углом 90° в плоскости ориентации вектора Е. Для совмещения в одной конструкции двух функций: изменение направления распространения волны в плоскости Е на 90° и трансформации волнового сопротивления входного волновода, имеющего один размер узкой стенки, в волновое сопротивление выходного волновода, имеющий другой размер узкой стенки при одновременном упрощении технологии изготовления, входной и выходной волноводы имеют различные размеры узких стенок, а наружный изгиб волноводов выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда, одно ребро которого совпадает с ребром, образованным наружными стенками сопрягаемых волноводов, а две прямоугольные грани, ортогональные этому ребру, совпадают с совмещенными узкими стенками входного и выходного волноводов в плоскости изгиба, при этом стороны прямоугольных боковых граней имеют различную длину, причем стороны прямоугольных боковых граней, имеющие большую длину, ориентированы вдоль волновода, имеющего больший размер узкой стенки, а стороны прямоугольных боковых граней, имеющие меньшую длину, ориентированы вдоль волновода, имеющего меньший размер узкой стенки.
Наиболее близким техническим решением является уголковый изгиб волноводного тракта, описанный в патенте на изобретение RU 2435254 С1 МПК Н01Р 1/02. Изобретение относится к радиотехнике, а именно к волноводным элементам, и может быть использовано в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике. Техническим результатом заявленного уголкового изгиба является упрощение его конструкции при расширении его технических возможностей. Уголковый изгиб волноводного тракта содержит входной волновод, выходной волновод и согласующую неоднородность, выполненную в виде прямоугольного параллелепипеда, причем одно из его ребер совпадает с ребром, образованным наружными стенками сопряженных волноводов, а две противоположные грани, ортогональные данному ребру, совпадают с совмещенными стенками входного и выходного волноводов в плоскости изгиба.
Несмотря на то, что данная конструкция позволяет осуществлять согласование волноводов разных сечений, а согласующая неоднородность выполняет функцию трансформатора сечений двух прямоугольных волноводов в плоскости уголкового изгиба, ее недостатком является невозможность обеспечения приемлемого уровня потерь и согласования в короткоимпульсных (сверхкороткоимпульсных) режимах работы.
Раскрытие полезной модели
Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к элементам волноводного тракта, и может быть использована в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике как в качестве самостоятельного устройства, так и в составе более сложного устройства. Технический результат заключается в обеспечении возможности согласования волноводов различных сечений, а также в обеспечении возможности реализации щелей непосредственно в области антенно-волноводного тракта. Технический результат достигается за счет того, что уголковый изгиб волноводного тракта в Е-плоскости, содержащий входной и выходной волноводы, сечения которых могут быть неидентичны, расположенные ортогонально друг другу, у которых узкие стенки совмещены симметрично относительно Е-плоскости, и согласующие неоднородности, характеризуется тем, что неоднородности выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов, не касающихся друг друга, причем одно из ребер каждого совпадает с ребром, образованным наружными широкими стенками сопряженных волноводов, а две противоположные грани, ортогональные данному ребру, совпадают с плоскостями узких стенок сопряженного волновода с меньшим размером широкой стенки.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена структура внутреннего объема изгиба волноводного в Е-плоскости.
На фиг. 2 представлена одна из реализаций изгиба волноводного в Е-плоскости.
На фиг. 3 представлена одна из возможных реализаций ортогональной волноводной запитки волноводно-щелевой антенной решетки (продольные щели в широкой стенке в области изгиба волнового в Е-плоскости).
Осуществление полезной модели
Техническое решение поставленной задачи осуществлено следующим образом. В изгибе волноводном в Е-плоскости, содержащем ортогонально расположенные друг к другу отрезки входного и выходного волноводов прямоугольного сечения, размеры которых могут быть неидентичны, но при этом а внешние стенки отрезков входного и выходного прямоугольных волноводов имеют общее ребро, а боковые стенки в месте стыка имеют смещение, симметричное относительно Е-плоскости, согласующие неоднородности выполнены в виде выемок из внутреннего объема изгиба в форме параллелепипедов.
Одно из ребер каждой неоднородности совпадает с общим ребром входного и выходного волноводов, а две грани каждой неоднородности, сопряженные с данным ребром, совпадают с внутренними стенками отрезков входного и выходного прямоугольных волноводов.
Во внутреннем объеме изгиба волноводного в Е-плоскости между согласующими неоднородностями существует зазор.
Согласующие неоднородности выполнены симметричными относительно Е-плоскости.
Вершины согласующих неоднородностей, не лежащие в плоскостях стенок входного и/или выходного волноводов, лежат в границах осевых проекций сечений обоих сопряженных волноводов.
Наличие зазора между неоднородностями позволяет, в случае необходимости, выполнять в широкой стенке выходного волновода продольные или наклонные щели.
Устройство работает следующим образом.
Электромагнитная волна, поступающая на вход волновода 1 сечением А×В, проходит по нему и поступает в ортогональный ему волновод 2 сечением C×D. Данное устройство обладает симметрией относительно Е-плоскости. Для компенсации реактивности, образованной местом ортогонального стыка входного и выходного волноводов, установлены согласующие неоднородности 3, суммарная реактивность которых равна ей по величине, но противоположна по знаку. При сложении отраженных сигналов от ортогонального перехода и согласующих неоднородностей, они взаимно компенсируются, что приводит к согласованию двух ортогональных волноводов.
Размеры согласующих неоднородностей могут подбираться как экспериментально по критерию достижения минимума амплитуды коэффициента отражений в полосе рабочих частот, так и на основании предварительного численного моделирования методами прикладной и вычислительной электродинамики.
При выполнении в изгиба волноводного в Е-плоскости с реализацией прямых или наклонных щелей 4 во внешней широкой стенке выходного волновода, размер согласующих неоднородностей выбирается с учетом этого.