РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ
POWER DISTRIBUTOR

Изобретение относится к радиотехнической промышленности и может быть использовано в волноводной СВЧ антенной технике как самостоятельно, так и в составе антенных решеток.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является распределитель мощности, состоящий из радиального волновода, на нижней стенке которого размещены входной фидер, выполненный в виде отрезка коаксиальной линии, и настроечные винты, а на верхней стенке расположены N отрезков прямоугольных волноводов с установленными на выходах коаксиально-волноводными переходами, коаксиальные зонды которых погружены в радиальный волновод, образуя элементы связи. [П.Ю. Деркачев, Н.С. Кондрашова, М.Б. Мануйлов - Электродинамические характеристики фазированной антенной решетки миллиметрового диапазона с распределительной системой на радиальном волноводе // Журнал "Антенны", 2012, выпуск 9 (184), с. 55-61]
Недостатками прототипа являются:
- необходимость настройки распределителя мощности, связанная с обеспечением требуемой глубины погружения коаксиальных зондов в радиальный волновод (погружение настроечных винтов в радиальный волновод);
- сложность реализации в высокочастотных диапазонах длин волн, связанная с высокой точностью изготовления распределителя мощности, в том числе с обеспечением требуемых длин коаксиальных зондов;
- конструктивно-технологическая сложность изготовления, связанная с дополнительными технологическими операциями;
- высокая стоимость, связанная с высокой трудоемкостью изготовления распределителя мощности;
- малая пригодность для крупносерийного производства.
Перед авторами стояла задача создания распределителя мощности, лишенного данных недостатков.
Техническим результатом заявляемого распределителя мощности является повышение технологичности изготовления, за счет упрощения конструкции, уменьшения трудоемкости и исключения из технологического процесса операции настройки.
n
Технический результат достигается за счет того, что элементы связи выполнены в виде наклонных щелей, расположенных под углом 0°≤α<180°, где n=1,2…N, к прямой, лежащей в плоскости верхней стенки радиального волновода и пересекающей продольную ось входного фидера и центр n-ой наклонной щели, находящийся на продольной оси n-ого отрезка прямоугольного волновода, широкие стенки которого параллельны n-ой наклонной щели.
В каждый элемент связи, выполненный в виде наклонной щели, могут быть введены две дополнительные щели, расположенные перпендикулярно к наклонной щели, каждый из концов которой совпадает с одним из концов дополнительной щели.
Посередине одной из широких стенок отрезков прямоугольных волноводов может быть расположен продольный металлический гребень.
Посередине каждой широкой стенки отрезков прямоугольных волноводов может быть расположен продольный металлический гребень.
Входной фидер может быть выполнен в виде отрезка коаксиальной линии, центральный контакт которого погружен в радиальный волновод.
Входной фидер может быть выполнен в виде отрезка круглого волновода, а соосно ему на внутреннюю поверхность верхней стенки радиального волновода дополнительно введен элемент согласования, выполненный в виде фигуры вращения.
Соосно отрезку круглого волновода может быть введен дополнительный отрезок круглого волновода, расположенный между отрезком круглого волновода и нижней стенкой радиального волновода.
По периметру радиального волновода может быть установлена согласованная нагрузка.
По периметру радиального волновода дополнительно может быть введен уголковый изгиб, на выходе которого установлена согласованная нагрузка.
Распределитель мощности может быть выполнен в виде набора плит с углублениями и отверстиями, образующих при объединении между собой систему волноводных элементов.
Заявляемый распределитель мощности обладает совокупностью существующих признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "новизна" для изобретения.
Заявляемый распределитель мощности, по мнению заявителя и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. для специалистов он явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известен из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.
Сущность предлагаемого решения поясняется при помощи чертежей, где:
- на фиг. 1 приведен разрез распределителя мощности вдоль продольной оси отрезка входного фидера;
- на фиг. 2 приведен разрез распределителя мощности вдоль нижней стенки радиального волновода.
В качестве примера рассмотрен распределитель мощности, в котором входной фидер выполнен в виде отрезка круглого волновода, а элемент согласования выполнен в виде стержня, расположенного на коническом пьедестале.
n
Распределитель мощности состоит из отрезка круглого волновода 1, соосно соединенного с дополнительным отрезком круглого волновода 2, подключенным к нижней стенке радиального волновода 3, по периметру которого расположен уголковый изгиб 4 с установленной на выходе согласованной нагрузкой 5. На внутренней поверхности верхней стенки радиального волновода 3 соосно отрезку круглого волновода 1 установлен элемент согласования 6. Верхняя стенка радиального волновода 3 соединена с выходами N=120 отрезков прямоугольных волноводов 7 с помощью элементов связи, выполненных в виде наклонных щелей 8, расположенных под углом 0°≤α<180°, где n=1,2…N, к прямой, лежащей в плоскости верхней стенки радиального волновода 3 и пересекающей продольную ось отрезка круглого волновода 1 и центр n-ой наклонной щели 8, находящийся на продольной оси n-ого отрезка прямоугольного волновода 7, широкие стенки которого параллельны n-ой наклонной щели 8. Каждый из концов n-ой наклонной щели 8 совпадает с одним из концов двух дополнительных щелей 9, расположенных перпендикулярно n-ой наклонной щели 8. Посередине каждой широкой стенки отрезков прямоугольных волноводов 7 расположены продольные металлические гребни 10.
Для увеличения технологичности и степени интеграции распределитель мощности выполнен в виде набора плит с углублениями и отверстиями, образующими при объединении между собой систему волноводных элементов.
Устройство работает следующим образом:
СВЧ сигнал, поступающий на вход отрезка круглого волновода 1, проходит через дополнительный отрезок круглого волновода 2 в радиальный волновод 3, в котором распространяется по нему, возбуждая с помощью наклонных щелей 8 и дополнительных щелей 9 отрезки прямоугольных волноводов 7 с установленными продольными металлическими гребнями 10. Амплитуда и фаза СВЧ сигнала на выходах отрезков прямоугольных волноводов 7 зависят от положения наклонной щели 8, а также от ее размера и наклона. Длина дополнительных щелей 8 выбирается из условия получения требуемой резонансной длины.
Технический результат заявляемого распределителя мощности - повышение технологичности изготовления за счет упрощения конструкции, уменьшение трудоемкости и исключения из технологического процесса операции настройки - достигается за счет того, что элементы связи выполнены в виде наклонных щелей. Это позволяет исключить использование дополнительных узкоспециализированных технологических операций и максимально уменьшить использование ручного труда, что в комплексе уменьшает разброс геометрических размеров, а следовательно увеличивает повторяемость электрических характеристик, также уменьшает трудоемкость изготовления, стоимость и обеспечивает крупносерийную пригодность.
Для подтверждения правильности выбранного технического решения на предприятии был изготовлен ряд образцов распределителей мощности Ka-диапазона, у которых КСВН не превышает значения 1,20, переходные ослабления соответствуют расчетным.
На основании произведенных испытаний можно сделать вывод, что распределитель мощности по своим электрическим характеристикам не уступает аналогам, но при этом имеет преимущество в конструктивно-технологическом исполнении, что подтверждает соответствие заявляемого решения критерию «промышленная применимость» для изобретения.