Волноводный щелевой мост

Предлагаемая полезная модель относится к области радиотехники, а именно к технике СВЧ, и может быть использована в волноводных трактах 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 является низкая электропрочность при передаче высокого уровня средней мощности.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является волноводный щелевой мост (RU №176239 U1, МПК Н01Р 5/18 опубл. 12.01.2018 г.) Он содержит два прямоугольных волновода с общей узкой стенкой и щелью, высота которой равна высоте прямоугольного волновода, и образованный ими участок сдвоенного волновода с размером широких стенок . Вдоль средней линии участка сдвоенного волновода выполнен выступ прямоугольной формы.
В этом щелевом мосте на углах прямоугольного выступа максимально концентрируется электромагнитное поле, что снижает электропрочность данного щелевого моста при передаче высокого уровня мощности.
Задачей заявляемой полезной модели является увеличение электропрочности волноводного щелевого моста при передаче высокого уровня мощности.
Техническим результатом предлагаемого волноводного щелевого моста является достижение возможности увеличения электропрочности при передаче высокого уровня мощности.
Сущность предполагаемого изобретения состоит в том, что он содержит два прямоугольных волновода с общей узкой стенкой и щелью, высота которой равна высоте прямоугольного волновода, образованный ими, участок сдвоенного прямоугольного волновода, с размером широких стенок , а также выступ, выполненный вдоль средней линии одной из широких стенок сдвоенного прямоугольного волновода,
0
где λ, длина волны в свободном пространстве,
размер широкой стенки участка сдвоенного волновода.
Новым в заявляемом волноводном щелевом мосте является выполнение верхней поверхности выступа, обращенной к одной из широких стенок участка сдвоенного прямоугольного волновода скругленной формы, а сопряжение боковых поверхностей выступа с поверхностью другой широкой стенки прямоугольного волновода выполнены в виде плавного перехода. Кроме того, выступы могут быть выполнены вдоль средних линий обеих широких стенок участка сдвоенного прямоугольного волновода.
На фиг. 1 представлен пример выполнения волноводного щелевого моста,
На фиг. 2 представлен пример выполнения волноводного щелевого моста с выступом на одной широкой стенке участка сдвоенного прямоугольного волновода
На фиг. 3 представлен пример выполнения волноводного щелевого моста с выступами на обеих широких стенках участка сдвоенного прямоугольного волновода.
10
20
На фиг. 4 - распределение электрического поля волны H и H на участке сдвоенного прямоугольного волновода.
На фиг. 5 структура электромагнитного поля в заявляемом волноводном щелевом мосте
На фиг. 6 - структура электромагнитного поля прототипа.
Волноводный щелевой мост содержит: два отрезка прямоугольных волноводов 1, их общую узкую стенку 2, щель 3, участок сдвоенного волновода 4, выступ 5.
20
10
10
20
10
10
20
20
10
20
H10
H20
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: H и H. На входе участка сдвоенного волновода 4, в плоскости его сопряжения с первым (I) и вторым (II) каналами, на участке первого (I) канала, волны Hи H синфазны, а на участке второго (II) канала - противофазны. Скорость распространения волны H вдоль участка сдвоенного волновода 4, длина волны и величина фазового набега определяется размерами его широких стенок и размерами выступа 5, выполненного вдоль средней линии или обеих широких стенках и находящегося в максимуме поля волны H. При размерах выступа 5 много меньших поперечных размеров участка сдвоенного волновода скорость распространения волны H (вдоль участка сдвоенного волновода 4) ее длина и величина фазового набега определяются только размером его широких стенок и практически не зависят от наличия выступа 5, находящегося в минимуме поля волны H. Соотношение амплитуд волн H и H на входе участка сдвоенного волновода 4 определяется граничными условиями на его узких стенках и распределением их полей и составляет E/E=0,75. Выбором длины щели 3 в узкой стенке 2 и размеров выступа 5, выполненного вдоль средней линии одной из широких стенок участка сдвоенного волновода 4, обеспечивается: равенство амплитуд и разность фаз плюс 90° между волнами H и H 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 H с равными амплитудами и сдвинутые между собой по фазе на 90°.
10
Выступ, выполненный вдоль средней линии одной из стенок участка сдвоенного волновода, с постоянными размерами, одинаково воздействует по всей его длине на поле волны H на всей длине участка сдвоенного волновода, что минимизирует необходимую для выравнивания амплитуд местную концентрацию поля и местное увеличение токов на нем (как на неоднородности) и на стенках волновода. Верхняя скругленная поверхность выступа, обращенная к одной из широких стенок участка сдвоенного прямоугольного волновода, а также сопряжение боковых поверхностей выступа с поверхностью другой широкой стенки прямоугольного волновода выполненных в виде плавного перехода уменьшают концентрацию и искажения электромагнитного поля на выступе, что увеличивает электропрочность щелевого моста при передаче высокого уровня мощности.