Волноводный направленный ответвитель
WAVEGUIDE DIRECTIONAL COUPLER

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в волноводной, антенной и СВЧ измерительной технике.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является направленный ответвитель, состоящий из основного и дополнительного прямоугольных волноводов, имеющих общую широкую стенку, в которой выполнены два ряда круглых отверстий связи. [Харвей А.Ф. Техника сверхвысоких частот. - М., изд-во: "Сов. радио", 1965. - Рис. 3.13].
Недостатками прототипа являются:
- конструкторско-технологическая сложность реализации направленного ответвителя, связанная с дополнительными технологическими операциями в цикле изготовления (фрезеровка, сверловка, пайка);
- необходимость применения специальной технологической оснастки для позиционирования деталей направленного ответвителя на разных операциях изготовления;
- низкая точность выполнения направленного ответвителя, связанная с конечной точностью технологической оснастки, большим количеством технологических операций и большим количеством деталей направленного ответвителя;
- высокая стоимость, связанная с высокой трудоемкостью изготовления направленного ответвителя;
- малая пригодность для крупносерийного производства.
Перед авторами стояла задача создания волноводного направленного ответвителя, лишенного перечисленных недостатков.
Техническим результатом заявляемого волноводного направленного ответвителя является повышение технологичности изготовления за счет упрощения конструкции и уменьшение трудоемкости.
Технический результат достигается за счет того, волноводный направленный ответвитель содержит основной и дополнительный прямоугольные волноводы, имеющие общую стенку, в которой выполнены отверстия связи. При этом отверстия связи реализованы в виде прямых трапециевидных призм, у которых боковые грани, соответствующие первому основанию трапеции, лежат в одной плоскости с одной из стенок основного прямоугольного волновода и с одной из стенок дополнительного прямоугольного волновода, причем углы при первом основании трапеции ≤90°.
Волноводный направленный ответвитель выполнен в виде набора плит с углублениями и отверстиями, образующих при объединении между собой прямоугольные волноводы и отверстия связи.
Заявляемый волноводный направленный ответвитель обладает совокупностью существующих признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "новизна" для изобретения.
Заявляемый волноводный направленный ответвитель, 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 волноводного направленного ответвителя с четырьмя отверстиями связи, выполненными в виде трапециевидных призм, у которых боковая грань, соответствующая первому основанию трапеции, лежит в одной плоскости с узкими стенками основного и дополнительного прямоугольных волноводов;
- на фиг. 2 представлен разрез волноводного направленного ответвителя вдоль продольной оси;
- на фиг. 3 приведена конструкция волноводного направленного ответвителя с четырьмя отверстиями связи, выполненными в виде трапециевидных призм, у которых боковая грань, соответствующая первому основанию трапеции, лежит в одной плоскости с широкими стенками основного и дополнительного прямоугольных волноводов;
- на фиг. 4 приведена конструкция волноводного направленного ответвителя с четырьмя отверстиями связи, выполненными в виде трапециевидных призм, у которых боковая грань, соответствующая первому основанию трапеции, лежит в одной плоскости с широкой и узкой стенками основного и дополнительного прямоугольных волноводов.
Волноводный направленный ответвитель состоит из основного прямоугольного волновода 1 и дополнительного прямоугольного волновода 2, имеющих общую стенку, в которой выполнены отверстия связи 3.
Для увеличения технологичности и увеличения степени интеграции волноводный направленный ответвитель выполнен в виде набора плит с углублениями и отверстиями, образующих при объединении между собой основной прямоугольный волновод 1, дополнительный прямоугольный волновод 2 и отверстия связи 3.
Устройство работает следующим образом.
СВЧ-сигнал, поступивший на вход основного прямоугольного волновода 1, проходит по нему и возбуждает отверстия связи 3. В результате чего внутри дополнительного прямоугольного волновода 2 возникает электромагнитная волна, распространяющаяся в обе стороны от отверстий связи 3. При этом электромагнитные волны, распространяющиеся от отверстий связи 3 в направлении распространения СВЧ-сигнала, синфазно складываются и проходят на выход дополнительного прямоугольного волновода 2, а электромагнитные волны, распространяющиеся от отверстий связи 3 в направлении, противоположном направлению распространения СВЧ-сигнала, складываются противофазно и их амплитуды вычитаются.
Технический результат заявляемого волноводного направленного ответвителя - повышение технологичности изготовления и уменьшение трудоемкости - достигается за счет того, что при его изготовлении используются детали, которые можно 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 волноводных направленных ответвителей Ka-диапазона, у которых в полосе рабочих частот не менее 10% КСВН не превышает значения 1,10 с направленностью не менее 30 дБ.
На основании результатов проведенных 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.