УГОЛКОВЫЙ ИЗГИБ ВОЛНОВОДНОГО ТРАКТА

Предлагаемое техническое решение относится к радиотехнической промышленности и может использоваться в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике.
1
Известен патент на изобретение RU 2267192 С1, опубл. 27.12.2005, 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. Плоский отражатель входного волновода имеет длину (0,7÷0,95)а1, где a - размер широкой стенки входного волновода, а другой отражатель выполнен в виде четырехгранной прямой призмы.
Недостатком данного технического решения является изменение распространения СВЧ-сигнала в Е- и Н-плоскости.
1
2
1
2
Известен патент на полезную модель RU 2 366 042 С1, опубл. 27.08.2009, МПК Н01Р/165, где предметом изобретения является устройство для поворота плоскости поляризации, содержащее отрезок волновода с короткозамыкателями на торцах и двумя взаимно перпендикулярными прямоугольными отверстиями на входе и выходе. Отрезок волновода имеет прямоугольное сечение, а размеры прямоугольных отверстий на входе и на 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. 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. Широкая сторона прямоугольного отверстия на выходе совпадает с ребром, образованным пересечением плоскостей короткозамыкателя и другой широкой стенки отрезка волновода. Внутри отрезка волновода напротив каждого из прямоугольных отверстий установлены согласующие прямые призмы, не пересекающие другие прямоугольные отверстия и лежащие одной 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 узкой стенкой и короткозамыкателем установлен плоский согласующий отражатель.
Недостатком данного технического решения является поворот на 90° плоскости поляризации СВЧ-сигнала, при прохождении через устройство.
Известен патент на полезную модель RU 148940 U1, опубл. 20.12.2014, МПК Н01Р 3/00, где предметом изобретения является волноводный уголковый изгиб, который содержит входной и выходной волноводы, изогнутые под углом 90° в плоскости ориентации вектора Е. Входной и выходной волноводы имеют различные размеры узких стенок. 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. 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.
Недостатком данного технического решения является изменение распространения СВЧ-сигнала в Е-плоскости на 90°.
Наиболее близким техническим решением является уголковый изгиб волноводного тракта, описанный в патенте на изобретение RU 163 510 U1, опубл. 20.07.2016, МПК Н01Р 1/02, где предметом изобретения является волноводный уголковый изгиб, который содержит входной и выходной волноводы, расположенные ортогонально друг другу, сечения которых могут быть не идентичны. Узкие стенки совмещены симметрично относительно Е-плоскости. Согласующие 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.
Основным недостатком данного технического решения является изменение распространения СВЧ-сигнала в Е-плоскости на 90°.
Технический результат заключается в обеспечении согласования волноводов различных сечений, смещенных на величину X в плоскости распространения СВЧ-сигнала без изменения направления распространения.
Сущность предлагаемого уголкового изгиба волноводного тракта, заключается в том, что он содержит входной и выходной волноводы, сечения которых могут быть не идентичны, и согласующие неоднородности в виде прямоугольных параллелепипедов, не касающихся друг друга.
1
2
1
2
1
1
2
Новым в уголковом изгибе волноводного тракта является то, что входной и выходной волноводы с размерами широких стенок а и асоответственно, при a≤a и равными боковыми стенками расположены в одной плоскости параллельно друг другу со смещением на величину X, а согласующие параллелепипеды расположены в отрезке волновода длиной D, при X<D<a, и шириной A=(a+а)/2+X, соединяющем входной и выходной волноводы, имеющем короткозамыкатели на торцах, в плоскости которых выполнены прямоугольные отверстия, совпадающие с сечениями входного и выходного волноводов, при этом каждый из двух согласующих параллелепипедов расположен напротив соответствующего прямоугольного отверстия так, что одна его боковая грань лежит на общей узкой стенке соответствующего волновода и отрезка волновода, две других - на общих широких стенках входного и выходного волноводов и отрезка волновода, а основание каждого параллелепипеда лежит на соответствующем короткозамыкателе, причем размеры согласующих параллелепипедов определяются сечением входного и выходного волноводов и величиной смещения X.
На фиг. 1 изображен пример выполнения уголкового изгиба волноводного тракта.
На фиг. 2 изображен вид сверху уголкового изгиба волноводного тракта.
1
0
2
0
0
1
0
2
0
0
1
0
2
0
0
0
0
На фиг. 3 приведен график КСВ уголкового изгиба волноводного тракта для реализаций сечений и смещения: 1) a=0,67λ, а=0,73λ, Х=0,63λ, 2) а=0,67λ, а=0,73λ, Х=0,48λ, 3) a=0,63λ, a=0,73λ, Х=0,32λ, где λ - длина волны в свободном пространстве на частоте f.
Уголковый изгиб волноводного тракта состоит из входного волновода 1, выходного волновода 2, отрезка волновода 3, содержащего согласующие параллелепипеды 4, 5, короткозамыкатели 6, 7 и прямоугольные отверстия на входе 8 и выходе 9 отрезка волновода.
1
2
Принцип работы предлагаемого устройства заключается в следующем: СВЧ-сигнал, через входной волновод 1 (с размером широкой стенки a), поступивший в отрезок волновода 3 через прямоугольное отверстие на входе 8 и далее последовательного отразившись от параллелепипеда 4, короткозамыкателя 6, короткозамыкателя 7 и параллелепипеда 5 выходит из него через прямоугольное отверстие 9 на выходе отрезка волновода в выходной волновод 2 (с размером широкой стенки а). Согласование предлагаемого устройства по КСВ обеспечено за счет расположенных определенным образом, относительно прямоугольных отверстий на входе и выходе отрезка волновода, параллелепипедов и габаритных размеров отрезка волновода D, А в зависимости от величины смещения X входного и выходного волноводов.
1
1
2
Технический результат достигается за счет того, что в уголковый изгиб волноводного тракта введен отрезок волновода длиной D, при X<D<a, и шириной A=(a+а)/2+X, соединяющий входной и выходной волноводы, имеющий короткозамыкатели на торцах, в плоскости которых выполнены прямоугольные отверстия, совпадающие с сечениями входного и выходного волноводов, при этом каждый из двух согласующих параллелепипедов расположен напротив соответствующего прямоугольного отверстия так, что одна его боковая грань лежит на общей узкой стенке соответствующего (входного или выходного) волновода и отрезка волновода, две других - на общих широких стенках входного и выходного волноводов и отрезка волновода, а основание каждого параллелепипеда лежит на соответствующем короткозамыкателе, причем размеры согласующих параллелепипедов определяются сечением входного и выходного волноводов и величиной смещения X.
Результаты практической реализации предложенного технического решения не вызывают сомнения. Изготовлены и прошли испытания экспериментальные образцы уголковых изгибов волноводного тракта различных сечений для различных частот. Испытания подтвердили реализацию заявленного технического эффекта.