ВОЛНОВОДНЫЙ ПЕРЕХОД

Предлагаемая полезная модель относится к радиотехнической промышленности и может использоваться в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике.
1
1
2
2
1
1
1
2
2
Известен волноводный уголок [RU №2267192 C1, H01P 1/02, заявл. 2004 г., опубл.2005 г.], 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 смещена с широкой стенкой выходного волновода, и два отражателя, один из них плоский отражатель входного волновода наклонен под углом α=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, при этом плоский отражатель входного волновода имеет длину Д=(0,7÷10,95)а где a - размер широкой стенки входного волновода, а другой отражатель выполнен в виде четырехгранной прямой призмы, имеющей длину L=(0,65÷1,0)a, где а - размер широкой стенки выходного волновода, причем одно из ее оснований совпадает с закороченным торцом входного волновода и имеет длину стороны, параллельной широкой стенке входного волновода, 1 равную (0,4÷0,6)b где b - размер узкой стенки входного волновода, 12, равную (0,5÷0,95)b, где b - размер узкой стенки выходного волновода.
Основными недостатками этого технического решения являются его: большие габаритные размеры, конструктивная сложность и не технологичность.
1
2
1
2
Известно устройство для поворота плоскости поляризации [RU №2366042 C1, заявл. 2008 г., опубл. 2009 г.], содержащее отрезок волновода с короткозамыкателями на торцах и двумя взаимно перпендикулярными прямоугольными отверстиями на входе и выходе, при этом отрезок волновода имеет прямоугольное сечение, а размеры прямоугольных отверстий на входе и выходе отрезка волновода различны, причем отрезок волновода имеет длину, равную размеру широкой стороны отверстия на входе, размер широкой стенки, равный размеру широкой стороны отверстия на выходе, размер узкой стенки b выбран из условия b≤b<b, где b и b - размеры узких сторон отверстий на входе и выходе, при этом отверстия расположены на обеих широких стенках отрезка волновода таким образом, что широкая сторона прямоугольного отверстия на входе совпадает с ребром, образованным пересечением плоскостей широкой и узкой стенок отрезка волновода, а широкая сторона прямоугольного отверстия на выходе совпадает с ребром, образованным пересечением плоскостей короткозамыкателя и другой широкой стенки отрезка волновода, при этом внутри отрезка волновода напротив каждого из прямоугольных отверстий установлены согласующие прямые призмы, не пересекающие другие прямоугольные отверстия и лежащие боковой гранью на одной из широких стенок отрезка прямоугольного волновода, а другой боковой гранью на его узкой стенке на входе и на короткозамыкателе на выходе, при этом в отрезке волновода между стенкой и короткозамыкателем установлен плоский согласующий отражатель.
Основными недостатками этого технического решения являются: конструктивная сложность, большие габаритные размеры, а также то, что не обеспечена возможность изменения направления распространения энергии.
1
Наиболее близким по своей сущности является волноводный переход [RU №87292 U1 H01P 1/00, опубл. 2009 г.], содержащий входной и выходной волноводы, расположенные под прямым углом один относительно другого, в которых из одного в другой распространяется СВЧ-сигнал основной моды, узкая стенка входного волновода совмещена с широкой стенкой выходного волновода, узкая стенка выходного волновода совпадает с закороченным торцом входного волновода, и согласующий плоский отражатель во входном волноводе, при этом входной волновод заполнен диэлектриком с ε≥1, а согласующий плоский отражатель наклонен под углом α=145÷165° к узкой стенке входного волновода и имеет длину d=(0,95÷1,4) , где a - размер широкой стенки входного волновода.
Основными недостатками этого технического решения является то, что поворот направления распространения энергии обеспечен для варианта разворота выходного волновода относительно входного в H и Ε плоскостях одновременно и нетехнологичность.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что волноводный переход состоит из входного и выходного волноводов, расположенных под прямым углом один относительно другого, в которых из одного в другой распространяется СВЧ-сигнал основной моды, при этом с ε>1 входной и выходной волноводы заполнены диэлектриком с ε>1.
Новыми признаками предлагаемого волноводного перехода является то, что входной волновод выполнен в пластине из фольгированного с двух сторон СВЧ-диэлектика, у которого узкие стенки входного волновода и его торец образованы рядами сквозных отверстий с металлизированными стенками диаметром d≤0,25λ и расположенными с шагом l≤0,05λ, причем стенки отверстий имеют электрический контакт со слоями фольги. В этом волноводном переходе широкими стенками входного волновода являются участки фольги между рядами отверстий с металлизированными стенками, причем торец выходного волновода с диэлектрическим заполнением с ε>1 с ε>1 совмещен с окном связи между входным и выходным волноводами, а широкая сторона окна связи прилегает к сквозным отверстиям с металлизированными стенками, формирующими закороченный торец входного волновода, при этом во входном волноводе в выборку напротив окна связи установлена согласующая металлическая призма, имеющая электрический контакт с его широкой стенкой.
Технический результат предлагаемого решения заключается в том, что предложен вариант устройства, обеспечивающего изменение направления распространения энергии в E-плоскости, имеющего малые размеры и массу, при конструктивной простоте и высокой технологичности.
На фиг. 1 приведен пример выполнения волноводного перехода.
На фиг. 2 приведен график зависимости коэффициента стоячей волны (КСВ) от частоты для различных реализаций волноводного перехода, размеры которого приведены в таблице 1.
Волноводный переход состоит из входного волновода 1, выполненного из фольгированного с двух сторон диэлектрика (ε>1), в котором узкие стенки сформированы отверстиями с металлизированными стенками 5, соединяющими слои фольги, выходного волновода с диэлектрическим заполнением 2(ε>1), окна связи между входным и выходным волноводами 3, согласующей металлической призмы 4.
Принцип работы предлагаемого волноводного перехода заключается в следующем: СВЧ-сигнал, поступивший во входной волновод 1, отразившись от закороченного торца входного волновода и согласующей металлической призмы 4, проходит через окно связи 3 в выходной волновод. Поворот направления распространения электромагнитной волны на 90° в Е-плоскости обеспечен с помощью согласующей металлической призмы 4 во входном волноводе. Согласование предлагаемого волноводного перехода по КСВ, при различных сечениях входного и выходного волноводов, обеспечено за счет оптимального выбора размеров согласующей металлической призмы 4, установленной напротив окна связи и прилегающей к торцу входного волновода.
Обеспечение малых размеров предложенного волноводного перехода достигнуто за счет использования волноводов, заполненных диэлектриком, а сокращение массы получено как за счет уменьшения габаритных размеров, так и за счет применения фольгированных материалов, при котором толщина широких стенок волноводных каналов равна толщине фольги (17 или 35 мкм).
Результаты практической реализации предложенного технического решения не вызывают сомнения. Изготовлены и прошли испытания образцы волноводных переходов различных сечений, выполненных на основе фольгированных СВЧ-диэлектриков с формированием узких стенок волноводов рядами близкорасположенных отверстий с металлизированными стенками, соединяющими слои фольги