Уголковый изгиб волноводного тракта
ANGLE BEND OF WAVEGUIDE DUCT

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к элементам волноводного тракта, и может быть использовано в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике.
Известен прямоугольный волновод с одинарным изгибом, состоящий из отрезков входного и выходного прямоугольных волноводов, расположенных под углом один относительно другого, причем стенки отрезков входного и выходного прямоугольного волноводов в плоскости поворота совмещены, а внешние стенки отрезков входного и выходного прямоугольных волноводов имеют общее ребро, и согласующую неоднородность, выполненную в виде призмы, расположенной за пределами отрезков входного и выходного прямоугольных волноводов, одно ребро призмы совпадает с ребром, образованным внутренними стенками отрезков входного и выходного прямоугольных волноводов, а две грани призмы, сопряженные с данным ребром, совпадают с внутренними стенками отрезков входного и выходного прямоугольных волноводов. [Патент RU 2568257, Н01Р 1/00, заявл. 2014 г., опубл. 2015 г.]
Недостатком приводимого технического решения является большие размеры прямоугольного волновода с одинарным изгибом, связанные с расположением согласующей неоднородности за пределами отрезков входного и выходного прямоугольных волноводов.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является волноводный изгиб с согласующей неоднородностью в виде скоса под углом 45° в Е- или Н-плоскости. [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. - рис. 7.58 а, в]
Прототип обладает следующими недостатками:
- конструктивно-технологическая сложность реализации волноводного изгиба, связанная с дополнительными технологическими операциями в цикле изготовления (фрезеровка, гибка, пайка);
- необходимость применения специальной технологической оснастки для позиционирования волноводной трубы прямоугольного поперечного сечения на разных операциях изготовления (фрезеровка, гибка);
- высокая стоимость, связанная с высокой трудоемкостью изготовления волноводного изгиба;
- одинаковое сечение входного и выходного волноводов.
Перед авторами стояла задача создания уголкового изгиба волноводного тракта, лишенного перечисленных недостатков.
Техническим результатом заявляемого уголкового изгиба волноводного тракта является повышение технологичности изготовления за счет упрощения конструкции при одновременном сохранении его технических характеристик.
Технический результат достигается за счет того, что согласующая неоднородность выполнена в виде двух сопряженных отрезков прямоугольных волноводов, у которых стенки в плоскости изгиба параллельны и расположены под углом 0°<α<180° одна относительно другой, а внешние и внутренние стенки образуют общие ребра, причем сечения отрезков прямоугольных волноводов отличны от сечений входного и выходного прямоугольных волноводов, к которым они пристыкованы, при этом продольные оси отрезков прямоугольных волноводов параллельны продольным осям входного и выходного прямоугольных волноводов.
Входной и выходной прямоугольные волноводы имеют различные сечения.
Хотя бы один из прямоугольных волноводов имеет радиальное сопряжение стенок.
Заявляемый уголковый изгиб волноводного тракта обладает совокупностью существующих признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.
Заявляемый уголковый изгиб волноводного тракта, 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 с помощью чертежей, где
- на фиг. 1 приведена конструкция уголкового изгиба волноводного тракта в Е-плоскости;
- на фиг. 2 - характеристики согласующей неоднородности, при которых коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) уголкового изгиба волноводного тракта в Е-плоскости в полосе частот 15% не превышает 1,10;
- на фиг. 3 - конструкция уголкового изгиба волноводного тракта в Н-плоскости;
- на фиг. 4 - характеристики согласующей неоднородности, при которых КСВН уголкового изгиба волноводного тракта в Н-плоскости в полосе частот 15% не превышает 1,10;
- на фиг. 5 - одна из возможных реализаций уголкового изгиба волноводного тракта в Е-плоскости (разрез вдоль оси волноводов, параллельной их узким стенкам);
- на фиг. 6 - вид на прямоугольный волновод, имеющий радиальное сопряжение боковых стенок.
Уголковый изгиб волноводного тракта содержит входной прямоугольный волновод 1, выходной прямоугольный волновод 2 и согласующую неоднородность, выполненную в виде двух сопряженных отрезков прямоугольных волноводов 3 и 4.
Для данных реализаций уголкового изгиба волноводного тракта: α=90°, s1=s2=l мм.
Устройство работает следующим образом.
СВЧ-сигнал, поступивший на вход прямоугольного волновода 1, проходит через отрезки прямоугольных волноводов 3, 4 и далее поступает на выход прямоугольного волновода 2. Согласование уголкового изгиба волноводного тракта по КСВН, в том числе и при различных сечениях входного прямоугольного волновода 1 и выходного прямоугольного волновода 2, обеспечено за счет выбора размеров широкой и узкой стенок отрезков прямоугольных волноводов 3 и 4 соответственно.
Совмещение широкой и узкой стенок отрезков прямоугольных волноводов 3 и 4 с широкой и узкой стенками входного прямоугольного волновода 1 и выходного прямоугольного волновода 2 позволяет упростить конструкцию уголкового изгиба волноводного тракта.
При изготовлении уголкового изгиба волноводного тракта, например методом фрезеровки, необходима коррекция размеров широкой и узкой стенок отрезков прямоугольных волноводов 3 и 4 для компенсации отклонений геометрии согласующей неоднородности, связанной с технологией ее изготовления, например - компенсация скругления прямых углов.
Технический результат заявляемого уголкового изгиба волноводного тракта - повышение технологичности изготовления и уменьшения трудоемкости - достигается за счет того, что при его изготовлении используются детали, которые возможно изготовить на станках с ЧПУ за малое количество операций. Это позволяет исключить использование множества дополнительных специализированных технологических операций и требуемой для них технологической оснастки, максимально уменьшить использование ручного труда, что в комплексе уменьшает трудоемкость изготовления, стоимость и обеспечивает серийную пригодность.
Для подтверждения правильности выбранного технического решения на предприятии был изготовлен ряд образцов уголковых изгибов волноводного тракта, у которых в полосе рабочих частот не менее 15% КСВН не превышает значения 1,10.
На основании произведенных испытаний можно сделать вывод, что волноводный направленный ответвитель 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.